CN1284434C - 用于电子器件的冷却元件 - Google Patents

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Abstract

一种用作电子器件(1，11，21，31)比如微处理器的散热器的冷却元件，该冷却元件包含基座部件(2，12，22，32)，该基座部件在一侧连接于所述电子器件(1，11，21，31)，另一侧设有用于热分配和用于支撑风扇(6，15，25，35)的分离部件(3，17，23，33)，所述风扇安装在热分配部件(3，17，23，33)中部的凹腔中且用于产生传热气流，其特征在于至少一个翅片部件(4，18，28，38)安装在两个相邻的热分配部件(3，17，23，33)之间的空间内。

Description

用于电子器件的冷却元件
技术领域
本发明涉及一种用于冷却电子器件比如微处理器的冷却元件，该冷却元件具有独立的热分配区和传热区。
背景技术
如今的微处理器具有数百万计的晶体管，且在高时钟频率下工作，产生大量的热。大部分热量必须去除，且这是通过称为散热器的装置来完成的。散热器通常用于将热量从电子器件传走，以避免电子器件过热，过热可能导致器件瞬间或永久失效。过去，散热器主要是对于功率器件非常重要，比如功率放大器、整流器或其他功率电子器件，很少考虑传统的“低功率”器件，比如微处理器或计算机的CPU，特别是微型计算机或个人计算机。然而，随着微电子技术的快速发展，以及部件制造商通过将数目不断增加的电路挤在一个IC芯片上来完成的飞跃，集成电路(IC)，尤其是微处理器或CPU变得越来越高度集成，在单个IC芯片上相邻电路之间的间隔变得越来越小。同时，微处理器制造商也在生产具有非常高的工作时钟频率的微处理器方面展开竞赛。随着超高密度的电路集成以及较高的工作时钟频率，单个微处理器产生的热量变成一个重要的问题。
普通的散热器可以是整体式或非整体式类型。非整体式类型的散热器主要包括多个分立部件，它们例如通过焊接，紧固或铆接组装在一起，形成完整的散热器。整体式类型的散热器通常是通过热挤压、锻压、模铸、切削或铣削由坯锭制成。
美国专利US6367542中涉及一种具有双风扇的散热器组件，其中所述热组件包括散热器、内部风扇、风扇框架和外部风扇。所述散热器本身包括基座和连接于所述基座的多个翅片部件。所述翅片部件包括中心部分和多个从所述中心部分径向延伸的翅片。所述风扇框架上形成开口，且安装在所述散热器上。外部风扇安装在所述风扇框架上，而使其覆盖所述开口。内部风扇使气流从所述翅片部件的上部加速流向所述翅片部件的下部。
美国专利公报No.2002/0024797描述了一种散热装置，该装置包含底架和翅片部件。底架通过挤压形成一个单元，且包括顶面。翅片部件由一块板制成，且形成贯穿的四个平行凹槽和通道。通道位于两个最内侧的凹槽之间，且适于干涉地接纳普通的夹子。夹子将散热装置固定在产热电子器件上。四个凹槽干涉地接纳底架的肋板，从而将翅片部件牢固地连接于底架上。
当考虑所述散热器时，它们具有这样的设计，即金属-空气的所述传热区域的大部分远离热源，远离处理器本身。处理器产生的热量将会由于薄翅片中的热阻，仅有少量到达远离所述处理器的翅片区域。所以，例如美国专利US6367542中使用内部风扇加速从翅片部件上部向翅片部件下部的气流。然而，该装置没有增加所述处理器附近的传热面积。
发明内容
本发明的目的是消除现有技术中的某些缺点，提供一种用作冷却微处理器的散热器的改进的冷却元件，该冷却元件具有分离的热分配区和传热区。
根据本发明，用作电子器件比如微处理器的散热器的冷却元件，包含基座部件，基板，在一侧连接于将由所述冷却元件冷却的电子器件，另一侧设有用于热分配且用于支撑产生传热气流的风扇的分离部件，至少一个翅片部件安装在两个相邻的热分配部件之间的空间内。所述热分配部件形成冷却元件的热分配区，所述翅片部件形成冷却元件的导热区。风扇使热量在冷却元件周围流动。
在本发明的一个优选实施例中，在一侧连接于电子器件的基座部件在连接于所述电子器件的部分是最厚的，且当在连接所述电子器件的那一侧到达边缘区域时，所述基座部件越来越薄。所述基座部件与连接微处理器的那一侧相对的另一侧具有平表面，在本发明的另一实施例中，在所述区域，所述基座部件可以具有基本上均匀的厚度，因此所述基座部件两侧的表面都是平的。有益的是，在所述厚度朝所述边缘区域变薄的实施例中，所述厚度比基座部件的最厚部分薄。在两个实施例中，所述基座部件的总体积有利于避免高热阻。
在本发明的优选实施例中所述热分配部件安装在所述基座部件的具有平表面的一侧上，在基本上竖直的位置，靠近所述基座部件的外围。所述热分配部件的尺寸和形状使得在所述基板的中心部分形成凹腔。所述热分配部件由铜、铝或银制成，以便具有较高的导热率。所述热分配部件的材料还可以是铜合金或铝合金。所述热分配部件机械地互连，而在两个相邻的热分配部件之间安装至少一个翅片部件。所述翅片部件优选使用波纹金属条制成，与铜、铝或银类似。所述翅片部件的材料还可以是铜合金或铝合金。所述翅片部件安装在两相邻热分配部件之间的空间内，而使所述翅片部件交替地与两个热分配部件机械接触。
在所述热分配部件之间的中心部分的凹腔是用于风扇的，这使所述热分配部件附近的空气以及在所述翅片部件附近的空气流动，从而将来自所述电子器件的热量带走。
在本发明的一个实施例中，热分配部件和翅片部件的组合，与风扇和基座部件的组合分别组装，与待冷却的电子器件机械地互相连接。对于本发明的所述冷却元件，这些组合装配在一起。
如上所述，基座部件具有与电子器件的机械接触，且具有可以避免高热阻的总体积。基于同样的原因，所述热分配部件比所述翅片部件厚，以便热量可以导向所述部件，所述部件具有比前面的部件小的热阻。这样导入翅片部件的热量被风扇产生的气流传走。使用薄翅片部件的一个优点是在风扇产生的强制冷却作用下，气压下降较低，在同样的风扇功率下能够产生更高的气流速度，从而增强冷却能力。
附图说明
现在参照附图更详细地描述本发明，其中，
图1a以一侧的视图形式示出了本发明的第一实施例，
图1b以一侧、前侧和上侧的透视分解图形式示出了图1a的实施例，
图1c以一侧、前侧和下侧的透视分解图形式示出了图1a的实施例，
图1d示出了装配状态下的图1b的透视图，
图1e示出了装配状态下的图1c的透视图，
图2a以一侧的视图形式示出了本发明的第二实施例，
图2b以一侧、前侧和上侧的透视分解图形式示出了图2a的实施例，
图2c以一侧、前侧和下侧的透视分解图形式示出了图2a的实施例，
图2d示出了装配状态下的图2c的透视图，
图3a以一侧的视图形式示出了本发明的第三实施例，
图3b以一侧、前侧和上侧的透视分解图形式示出了图3a的实施例，
图3c以一侧、前侧和上侧的透视图形式示出了装配状态下图3a的实施例，
图3d以一侧、前侧和下侧的透视图形式示出了装配状态下图3a的实施例，
图4以顶视图的形式示出了没有风扇的图3a的实施例，
图5a以一侧的视图形式示出了本发明的第四实施例，
图5b以一侧、前侧和上侧的透视分解图的形式示出了图5a的实施例，
图5c以一侧、前侧和上侧的透视图形式示出了装配状态下图3a的实施例，
图5d以一侧、前侧和下侧的透视图形式示出了装配状态下图3a的实施例，
图6以顶视图的形式示出了没有风扇的图5a的实施例。
具体实施方式
根据图1a至1e，微处理器1连接于冷却元件的基板2的中心部分。基板2在连接于微处理器1的部分最厚，且当在连接微处理器1的那一侧到达所述基板2的边缘区域时，基板2变得越来越薄。基板2与连接微处理器1的那一侧相对的另一侧具有平面。多个热分配部件3安装在基板2的平面侧的外围，在相对于基板2的表面基本上垂直的位置。相邻热分配部件3通过翅片部件4互相形成机械接触。风扇框架5在与基板2相对的一端安装在热分配部件3上，而使风扇6位于热分配部件3的中部形成的凹腔中。箭头7示出了风扇6和基板2与微处理器1和热分配部件3组装在一起的方向。
根据图2a至2d，微处理器11连接于所述冷却元件的基板12的中心部分。在厚度上基板12的形状类似于图1所示的实施例的基板2的形状。多个热分配部件13安装在基板12的平面侧的外围，在相对于基板12的表面基本上垂直位置。风扇框架14安装在热分配部件13上与基板12相对的一端。风扇15本身位于热分配部件13的中部形成的凹腔中。箭头16示出了当风扇15和基板12与微处理器11和热分配部件13组装在一起的方向。
图2a-d所示实施例的传热区域基于外部热分配部件17。两相邻的外部热分配部件17通过翅片部件18互相机械接触。安装外部热分配部件17和翅片部件18的组合而围绕所述冷却元件，所述冷却元件由安装在基板12上的热分配部件13成形。
在图3a，3b，3c，3d和图4所示的实施例中，微处理器21连接于所述冷却元件的圆形基板22的中心部分。在厚度上基板22的形状类似于图1a至1e所示的实施例的基板2的形状。多个热分配部件23径向安装在基板22的平面侧的外围，在相对于基板22的表面大致垂直的位置。风扇框架24安装在热分配部件23上与基板22相对的一端。风扇25位于热分配部件23的中部形成的凹腔中。箭头26示出了风扇25产生的气流的方向。两相邻的热分配部件23通过翅片部件28互相形成机械接触。安装热分配部件23和翅片部件28的组合而围绕所述冷却元件，所述冷却元件由安装在基板22上的热分配部件23成形。
在图5a，5b，5c，5d和图6所示的实施例中，微处理器31连接于所述冷却元件的方形基板32的中心部分。在厚度上基板32的形状类似于图1a至1e所示实施例的基板2的形状。多个热分配部件33安装在基板32的平面侧的外围，在相对于基板32的表面大致垂直的位置。风扇框架34安装在热分配部件33上与基板32相对的一端。风扇35位于热分配部件33的中部形成的凹腔中。箭头36示出了风扇35产生的气流的方向。传热区域基于热分配部件33。两相邻的热分配部件33通过翅片部件38互相形成机械接触。热分配部件33和翅片部件38的组合安装为围绕所述冷却元件，所述冷却元件由安装在基板32上的热分配部件33成形。在基板32的拐角处，两相邻的热分配部件33通过翅片部件38互相连接，从而基本上仅在一点接触。
虽然已经参照某些具体实施例描述了本发明，但应当理解本领域的技术人员可以作出很多改进和变化，而不背离本发明的主旨。因此，希望所附的权利要求书覆盖所有落入本发明的主旨和范围内的所有此类改进和变化。

Claims (7)

1.一种用作电子器件(1，11，21，31)的散热器的冷却元件，该冷却元件包含基座部件(2，12，22，32)，该基座部件在一侧连接于所述电子器件(1，11，21，31)，另一侧设有用于热分配和用于支撑风扇(6，15，25，35)的热分配部件(3，17，23，33)，所述风扇安装在热分配部件(3，17，23，33)中部的凹腔中且用于产生传热气流，其特征在于至少一个翅片部件(4，18，28，38)安装在两个相邻的热分配部件(3，17，23，33)之间的空间内，且热分配部件(3，17，23，33)和翅片部件(4，18，28，38)的组合安装成围绕所述冷却元件，所述冷却元件由安装在基板(2，12，22，32)上的热分配部件(3，17，23，33)形成。
2.如权利要求1所述的冷却元件，其特征在于所述翅片部件(4，18，28，38)与相邻的热分配部件(3，17，23，33)交替地机械接触。
3.如权利要求1或2所述的冷却元件，其特征在于所述翅片部件(4，18，28，38)由波纹条制成。
4.如权利要求1或2所述的冷却元件，其特征在于所述热分配部件(3，17，23，33)和所述翅片部件(4，18，28，38)由相同的材料制成。
5.如权利要求1或2所述的冷却元件，其特征在于所述热分配部件(3，17，23，33)和所述翅片部件(4，18，28，38)由不同的材料制成。
6.如权利要求1或2所述的冷却元件，其特征在于所述热分配部件(3，17，23，33)和所述翅片部件(4，18，28，38)的材料至少是铜、铝或银形成的组中的一种。
7.如权利要求1或2所述的冷却元件，其特征在于所述热分配部件(3，17，23，33)和所述翅片部件(4，18，28，38)的材料至少是铜合金或铝合金形成的组中的一种。
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