CN1262368C

CN1262368C - 散热器

Info

Publication number: CN1262368C
Application number: CN 03103770
Authority: CN
Inventors: 萧复元; 庄天赐
Original assignee: 萧复元
Current assignee: Shengye Technology Co., Ltd.
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: CN1522811A

Abstract

一种散热器，至少包括：一底板，具有复数个沟槽；以及复数个散热鳍片，分别配置于该些沟槽上，每一该些散热鳍片的底端具有复数个齿形凹缘，对应镶嵌于每一该些沟槽中，且该些齿形凹缘的高度与这些沟槽的深度相当。由于散热鳍片的底端具有齿形凹缘，以使槽脊产生塑性变形时，不会推挤至沟槽的底部，进而使得散热鳍片不会受到向上推挤，以达到增加散热鳍片与底板的导热效果。

Description

散热器

技术领域

本发明涉及一种散热器。

背景技术

近年来，随者集成电路(Integrated Circuit，IC)晶片的内部线路的集成度(integration)不断地攀升，散热系统的散热效能也相对要求提高。一般而言，个人电脑的中央处理器、北桥晶片及绘图晶片等电子元件中，为了能够迅速移除此类电子元件的IC晶片于高速运作时，其所产生的热能，使得IC晶片于高速运作时仍能长期维持正常运作，公知技术乃是利用散热器(Heat Sink)直接接触电子元件的表面，以提供较大的散热面积，并配合系统内部的散热风扇(fan)所提供的冷却气流，使得散热器能够迅速地吸收电子元件所产生的热能，并快速地将热能散逸至外界的大气环境。

图1绘示公知一种散热器的剖面示意图。请参考图1，散热器100主要由一底板(base plate)110以及多个散热鳍片(fin)120所构成，其中底板110的顶面112具有多个沟槽(groove)114，而散热鳍片120依序排列于底板110的沟槽114上，并且相邻二散热鳍片120之间形成多个渠道(channel)122。此外，底板110的底面116例如由一导热胶(未绘示)而对应接触电子元件10的表面，以迅速地吸收电子元件10于运作时所产生的热能，并将热能传导至各个散热鳍片120的底缘，接者再传导至散热鳍片120的表面，而系统内部的散热风扇(未绘示)所提供的冷却气流(cooling airflow)通过渠道122时，可快速地带走散热鳍片120的表面的热能，故可由散热器100所提供较大的散热面积来达到冷却电子元件10的目的。另外，更可选择性地配置一散热风扇(未绘示)于此散热器100之上，用以增加此散热器100的散热效能。

然而，传统利用铝(Al)作为底板110的基材，并利用挤制、锻造或切削的方式来制作散热器的底板110，最后再将散热鳍片120以焊接的方式固定于底板上。由于焊接所使用的焊接材料会增加底板110与散热鳍片120之间的热传阻抗，而影响散热器100的整体散热效能，再加上晶片的运算速度不断的提升，预计晶片的运算速度到达3.0GHz时，势必需要散热性能更佳的基材以及更有效的方式来制作散热器，其中以纯铜或铜合金的散热器将成为未来的主流产品。

公知还可利用模锻(swaging)的方式来制作散热器100，其中散热器100的底板110与散热鳍片120并非一体成型，故美国专利局公告的第3,216,496号专利(发明人Katz)中，利用模锻的方式将散热鳍片120镶嵌于底板110的沟槽114中。请参考图2(A)、图2(B)所示的公知一种散热器的制作方法的流程示意图。如图2(A)所示，首先将散热鳍片120分别配置于底板110的沟槽114上，然而散热鳍片120的宽度略小于沟槽114的宽度，故散热鳍片120未能完全镶嵌于沟槽114之中。接者如图2(B)所示，将一挤压模具的刀具20置入于相邻二散热鳍片120之间的渠道122中，且刀具20的刀锋22挤压沟槽114之间的槽脊118之后，将使槽脊118受压而产生塑性变形，并且由刀锋22的两侧向外推挤至沟槽114，因此邻近的沟槽114受到推挤，使得散热鳍片120紧密镶嵌于沟槽114中。

公知利用模锻的方式其散热器的加工成本虽然高于传统利用焊接的方式其散热器的加工成本，但散热鳍片与底板之间的热传导性能却能大幅提升。其中，底板与散热鳍片之间能够紧密接合，必须考量下列因素：A.槽脊的塑性变形量够大；B.刀具的刀刃够深；C.刀具的横向截面够宽，如此才能使散热鳍片能紧密镶嵌于沟槽中。值得注意的是，如图2(B)所示，当刀具20提供更大的外力以挤压槽脊118，并使槽脊118的塑性变形量增大时，受挤压的槽脊118因为无法完全宣泄至沟槽114的两侧，反而会推挤至沟槽114的底部，导致散热鳍片120受到向上推挤的作用，而改变其深度，并且沟槽114的底部与散热鳍片120之间会留下空隙26，进而影响散热鳍片与底板的导热效果。此外，刀具20因冲击力道增加，而刀具20的刀锋22相对地受损更严重，反而缩短刀具20的使用寿命。

为解决上述散热鳍片受到向上推挤的作用，在美国第5638715号专利(发明人Lipinski)中，其利用多个滚盘压挤沟槽两侧的槽脊，然而滚盘无法如刀具一般插入槽脊内，故利用滚盘压挤的槽脊，其塑性变形量不够大，且挤压的深度无法达至沟槽的底部，造成底板与散热鳍片的紧密性降低。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种散热器的制作方法，在适度减少槽脊的塑性变形量以及增加刀具挤压的深度的情况下，仍能达到散热鳍片与底板紧密镶嵌的目的。

本发明的另一目的就是在提供一种散热器，其中散热鳍片的底端具有齿形凹缘或刻痕，以使槽脊产生塑性变形时，不会推挤至沟槽的底部，进而使得散热鳍片不会受到向上推挤，以达到增加散热鳍片与底板的导热效果。

为达上述目的，本发明提出一种散热器的制作方法，首先提供一底板以及多个散热鳍片，底板具有多个沟槽以及多个凹穴，而这些沟槽与这些凹穴交替排列于底板的一侧上，且散热鳍片分别配置于沟槽上。插入一挤压模具于凹穴中，以使凹穴受挤压而变形，并相对推挤邻近的沟槽，以使散热鳍片能紧密镶嵌于沟槽中。

上述的凹穴位于任二相邻的沟槽的槽脊上，而挤压模具的刀具可伸入凹穴中，并插入凹穴的底部，以使槽脊产生塑性变形，并推挤邻近的沟槽，以使散热鳍片紧密镶嵌于沟槽中。

所述的散热器的制作方法，其中该挤压模具具有复数个刀具，对应排列于该些散热鳍片之间，而该些刀具先推挤该些凹穴的两侧，之后再分别插入该些凹穴的底部。

所述的散热器的制作方法，其中该些刀具的前端大致上达到该些沟槽的深度。

所述的散热器的制作方法，其中该底板的材质为铜或铜合金中的任一种。

所述的散热器的制作方法，其中该散热鳍片的材质选自铝、铜及这些金属合金所组成的群组。

为达上述目的，本发明提出一种散热底板，适于组装一散热鳍片，此散热底板主要包括多个沟槽以及多个凹穴，该复数个沟槽，分别对应于该些散热鳍片，沟槽与凹穴交替排列，以使凹穴位于任二相邻的沟槽之间，且凹穴的深度小于沟槽的深度。

依照本发明的较佳实施例所述，上述的凹穴位于任二相邻的沟槽的槽脊上，且凹穴与沟槽可利用挤制成形、锻造成形或切削成形来制作完成，而凹穴的形状可配合刀具的外形而有所改变。

所述的散热底板，其中该些凹穴呈矩形、梯形、弧形以及锥形其中之一。

为达上述目的，本发明提出一种散热器，主要由一底板以及多个散热鳍片所构成。其中，底板具有多个沟槽，而散热鳍片分别配置于这些沟槽上，且每一散热鳍片的底端具有复数个齿形凹缘，对应镶嵌于每一沟槽中，且齿形凹缘的高度与沟槽的深度相当。

所述的散热器，其中该些齿形凹缘以一间距排成一列。

所述的散热器，其中该些齿形凹缘为一狭缝。

所述的散热器，该底板更包括：复数个凹穴，而该些凹穴分别位于相邻该些沟槽之间，且该些凹穴的深度小于该些沟槽的深度。

所述的散热器，其中形成该些沟槽的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

所述的散热器，其中形成该些凹穴的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

所述的散热器，其中该些凹穴呈矩形、梯形、弧形以及锥形其中之一。

为达上述目的，本发明提出另一种散热器，主要由一底板以及多个散热鳍片所构成。其中，底板具有多个沟槽，而散热鳍片分别配置于这些沟槽上，且每一散热鳍片的底端具有复数个刻痕，对应镶嵌于每一沟槽中，且刻痕的高度与沟槽的深度相当。上述的刻痕例是凹陷于散热鳍片的底端的侧边。

附图说明

图1绘示公知一种散热器的剖面示意图；

图2(A)、图2(B)分别绘示公知一种散热器的制作方法的流程示意图；

图3(A)、图3(B)、图3(C)依序绘示本发明一较佳实施例的一种散热器的制作方法的流程示意图；

图4(A)、图4(B)、图4(C)绘示本发明三种较佳实施例的底板的凹穴的示意图；

图5绘示本发明一较佳实施例的散热鳍片与底板的立体局部剖面图；

图6绘示图5的另一较佳实施例的散热鳍片的纵向示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图3(A)至图3(C)依序绘示本发明一较佳实施例的一种散热器的制作方法的流程示意图。

请先参考图3A，散热器200主要由一底板210以及多个散热鳍片220所构成，其中底板210的材质例如为纯铜或铜合金，而散热鳍片220的材质例如为铝、铜及该等的合金所组成。底板210具有多个沟槽214以及多个凹穴216，而沟槽214与凹穴216交替排列于底板210的顶面212，且沟槽214与凹穴216的深度、宽度均不相同。

在本实施例中，沟槽214用以容纳散热鳍片220，而凹穴216的目的在于减少相邻二沟槽214之间的槽脊218的塑性变形量。如图3(A)所示，凹穴216例如以切削(skiving)的方式以去除底板210的槽脊218的部分材料，或是利用挤制(extrusion)或锻造(forging)的方式，一体成型于底板210上。同样，沟槽214亦可以切削、挤制或锻造的方式来形成。此外，在制作凹穴216时，可控制凹穴216的宽度以及深度，使得凹穴216的宽度C相对小于挤压模具的刀具20的口径R，且凹穴216的深度d相对小于沟槽的深度D。

同样如图3(A)所示，散热鳍片220分别配置于底板210的沟槽214上，然而散热鳍片220的宽度略小于沟槽214的宽度，故散热鳍片220未能完全镶嵌于沟槽214之中。因此，可利用模锻(swaging)的方式以使散热鳍片220镶嵌于沟槽214之中。请参考图3B，将一挤压模具的刀具20置入于相邻二散热鳍片220之间的渠道222中，且刀具20的刀锋22两侧先挤压凹穴216的两侧，以使凹穴216先产生塑性变形，并且变形的凹穴216产生侧向力以固定散热鳍片220的两侧，接者请参考图3(C)，刀具20的刀锋22(或前端)再插入至凹穴216的底部，以使刀具20深入至槽脊218中，以使槽脊218受挤压而产生塑性变形，并且由刀锋22的两侧向外推挤至沟槽214，因此邻近的沟槽214受到推挤，使得散热鳍片220紧密镶嵌于沟槽214中。

值得注意的是，由于部分槽脊218形成一凹穴216，所以当刀具20挤压槽脊218而产生塑性变形时，槽脊218的塑性变化量将会减少。此外，刀具20的刀锋22两侧先挤压凹穴216之后，再由刀具20的刀锋22挤压至槽脊218，因此刀具20挤压的力量不需增加，即可使刀具20挤压于槽脊218的深度加深，甚至可达到沟槽214的深度。然而，公知技术中，若刀具要达到沟槽的深度，刀具挤压于槽脊的力量相对地增加，如此不仅刀具的刀锋容易损伤，影响刀具的使用寿命，且受挤压的槽脊其塑性变化量太大而无法宣泄，故导致散热鳍片上挤的反效果。

请参考图4(A)至图4(C)，其绘示本发明三种较佳实施例的底板的凹穴的示意图。一般挤压模具的刀具大致上可分为尖形，楔形以及柱形三种，而本发明针对不同型态的刀具，来改变凹穴的形状，然而凹穴的宽度均相对小于刀具的口径。如图4(A)所示，在较佳情况下，利用尖形的刀具30以挤压位于槽脊218的楔形凹穴216，当然凹穴216亦可为锥形或V形。另外，如图4(B)所示，在较佳情况下，利用楔形的刀具32以挤压位于槽脊218的梯形凹穴216。再者，如图4(C)所示，在较佳情况下，利用柱形的刀具34以挤压位于槽脊218的弧形凹穴216。当然，上述的实施例不限制使用其他不同型态的刀具或其他形状的凹穴，且凹穴的深度以及宽度皆可控制在最适宜的大小，并配合不同型态的刀具来使用。

请参考图5，其绘示本发明一较佳实施例的散热鳍片与底板的立体局部剖面图。散热鳍片320依序排列于底板310的沟槽314上，且凹穴316位于相邻的沟槽314的槽脊318上。如箭头所指，其中凹穴316的纵向长度大致上与散热鳍片320的长度相当，如此，当挤压模具的刀具挤压凹穴316的两侧以及底部时，将使槽脊318的纵向面70全面性地向外推挤至沟槽314，并且散热鳍片320的纵向面72将可紧密镶嵌于沟槽314中，故大大提升散热鳍片320与底板310的紧密性。

此外，为了克服受挤压的槽脊因完全宣泄至沟槽的两侧，反而推挤至沟槽的底部，导致散热鳍片受到向上推挤，并且散热鳍片的底部会留下空隙的现象。本发明在散热鳍片320的底端形成一齿形凹缘322，其高度大致上与沟槽314的深度相当。其中，齿形凹缘322例如以一间距P(或等间距)排成一列，或是齿形凹缘322亦可缩小其宽度以形成一狭缝(未绘示)。如此，当刀具挤压槽脊318时，部分受挤压的槽脊318将可镶嵌于齿形凹缘322之间，并且残留于散热鳍片320底部的空气将可经由齿形凹缘322之间向外流出，故散热鳍片320不会受到向上推挤的作用，而改变深度，且沟槽314的底部与散热鳍片320之间不会残留空隙，因此明显提升散热器的整体散热效果。

请参考图6，其绘示图5的另一较佳实施例的散热鳍片的纵向示意图。除了上述第5图的散热鳍片320外，散热鳍片320的底端亦可形成一刻痕324，而刻痕324大致上垂直排列于散热鳍片320的纵向面72，且刻痕324的高度大致上与沟槽314的深度相当。其中，刻痕324不限制位于单一纵向面72上，亦可分别位于二纵向面72、74上。同上所述，当刀具挤压槽脊318时，部分受挤压的槽脊318将可镶嵌于刻痕324中，并且残留于散热鳍片320底部的空气将可经由刻痕324向外流出，故散热鳍片320不会受到向上推挤的作用，而改变深度，且沟槽314的底部与散热鳍片320之间不会残留空隙，因此明显提升散热器的整体散热效果。

综上所述，本发明的散热器的制作方法及其结构，至少具有下列优点：

1、就散热器的制作方法而言，当刀具挤压沟槽的槽脊时，利用凹穴以减少槽脊的塑性变形量，且刀具的刀锋先挤压凹穴的后，再由刀具的刀刃挤压槽脊，因此刀具下压的力量不需增加，但刀具下压于槽脊的深度却可大幅提高，故提升散热鳍片与底板的紧密性。此外，刀具的使用寿命亦相对增加。

2、就散热器的结构而言，利用散热鳍片的底端形成齿形凹缘(或刻痕)，以使部分受挤压的槽脊将可镶嵌于齿形凹缘(或刻痕)中，并且残留于散热鳍片底部的空气将可经由齿形凹缘(或刻痕)向外流出，故散热鳍片不会受到向上推挤的作用，而改变深度，且沟槽的底部与散热鳍片之间不会残留空隙，因此明显提升散热器的整体散热效果。

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书界定为准。

Claims

1、一种散热器，至少包括：

一底板，具有复数个沟槽；以及

复数个散热鳍片，分别配置于该些沟槽上，每一该些散热鳍片的底端具有复数个齿形凹缘，对应镶嵌于每一该些沟槽中，且该些齿形凹缘的高度与这些沟槽的深度相当。

2、根据权利要求1所述的散热器，其中该些齿形凹缘以一间距排成一列。

3、根据权利要求1所述的散热器，其中该些齿形凹缘为一狭缝。

4、根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，该底板更包括：

复数个凹穴，而该些凹穴分别位于相邻该些沟槽之间，且该些凹穴的深度小于该些沟槽的深度。

5、根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，其中形成该些沟槽的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

6、根据权利要求4所述的散热器，其特征在于，其中形成该些凹穴的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

7、根据权利要求4所述的散热器，其特征在于，其中该些凹穴呈矩形、梯形、弧形以及锥形其中之一。

8、一种散热器，至少包括：

一底板，具有复数个沟槽；以及

复数个散热鳍片，分别配置于该些沟槽上，每一该些散热鳍片的底端具有复数个刻痕，对应镶嵌于每一该些沟槽中，且该些刻痕的高度与这些沟槽的深度相当。

9、根据权利要求8所述的散热器，其中这些刻痕凹陷于该些散热鳍片的底端的侧边。

10.根据权利要求8所述的散热器，其特征在于，其中该底板更包括：

11.根据权利要求8所述的散热器，其特征在于，其中形成该些沟槽的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

12.根据权利要求10所述的散热器，其特征在于，其中形成该些凹穴的方式包括挤制成形、模铸成形及切削成形其中之一。

13.根据权利要求10所述的散热器，其特征在于，其中该些凹穴呈矩形、梯形、弧形以及锥形其中之一。