CN1480818A

CN1480818A - 散热装置

Info

Publication number: CN1480818A
Application number: CNA021421609A
Authority: CN
Inventors: 赖志锡
Original assignee: Quanta Computer Inc
Current assignee: Quanta Computer Inc
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-10

Abstract

一种笔记本电脑的散热装置，包括集热装置、导热管、导热柱、散热片与风扇装置。集热装置将笔记本电脑的中央处理器表面的热量收集起来，传送至导热管，再传送至导热柱。导热柱将热量传送至相互水平的排列的散热片上，以风扇装置驱动空气，带走散热片上的热量。风扇的出风方向与散热片的面的法线方向垂直，使得出风方向与散热片之间无夹角，噪音因而减少。且导热管与导热柱之间还可使用导热板，使热量顺着导热板与散热片的侧壁与导热柱传送至散热片上，使冷却效率提高。

Description

散热装置

(1)技术领域

本发明有关一种散热装置，特别是有关于一种笔记本电脑的散热装置。

(2)背景技术

随着信息科技的高度发展以及电脑产业的应用普及，可携式装置，例如笔记本电脑等等，精密电子仪器产品被广泛的使用。同时在电子科技日新月异的进步，在追求轻便性与实用性的考虑下，目前市面上的可携式电子产品一般都趋向于做成轻、薄、短、小，以符合现代社会的生活方式。其中，笔记本电脑就是一个很典型的例子，由于其具有处理大量数字化信息的强大功能，而受到社会大众的喜爱与广泛应用。

相对于集成电路的制程的改进，以及对集成电路功能规格的要求日益升高，现今集成电路的设计已是十分的精致与复杂。以中央处理器(Central ProcessingUnit；CPU)为例，由于目前使用者及各种应用软件对其均有着强大的需求，因此造成其电路布局较早期的显得复杂许多。虽然这些中央处理器的集成电路芯片提供许多强大的功能，然而亦产生了一些新的问题。例如，肇因于复杂的电路设计所引发的庞大电能的消耗，而这些消耗的电能将会造成芯片温度的上升，并形成实际使用上一项严重的问题。尤其对可携式装置而言，此一温度上升的问题将会更形恶化。一般而言，为了使笔记本电脑发挥最大的效能，热量快速传递是非常重要的，因为当热量聚集在产品内部而无法即时散掉时，将使电子元件无法正常工作，甚至使整个电脑系统死机。

因此，笔记本电脑在实际使用时，为提高散热的能力，必须使用较高瓦数的风扇来散热。也因此，产生了更大的出风量及所需的散热片面积，但却造成了噪音(Noise)的问题。此类噪音的问题，不仅在于风扇本身所产生的噪音，电磁极数，转速与叶片数，等等相关连的因素相互影响，均造成噪音的问题。

参阅图1A，如图中所示，为一传统的笔记本电脑散热装置。此散热装置包括集热装置110、导热管(Heat Pipe)120、风扇130与散热片140。此种装置将CPU所产生的热量由集热装置110所收集后，经由导热管120传送到散热片140，再经由风扇130所吹出来的风将这些热量带出笔记本电脑的内部。

参阅图1B，它为图1A中的传统的笔记本电脑散热装置的空气流动示意图。箭头150代表在风扇130中空气流动的方向。由图中明显可知，在风扇130中的空气，因为风扇叶片的驱动，故空气顺着叶片与轴心连线的垂直方向流动，当其接触到散热片140时，将沿着散热片140所形成的方向流动。因此，传统直立式散热片的散热装置，随着散热片140与风扇叶片相对位置的不同，空气流动的方向与散热片140的方向亦不相同。而在空气流动方向与散热片140的方向所形成的夹角越大时，散热片140所能排出的空气流量将越小，且因为空气流动方向与散热片的夹角越大，将在散热片之间形成涡流的现象，因此散热片产生的噪音也更形严重。箭头160的长度代表由散热片140所排出的空气流量的大小，因此由箭头160可清楚了解其中空气流量的差异与噪音产生的根源所在。

传统直立式散热片的散热装置，由于散热片与空气流动的方向并不相同。因此，当空气流动方向与散热片的方向所形成的夹角越大时，空气流量将减小，且在散热片之间，形成涡流的现象，因此产生噪音的问题。

更由于笔记本电脑在使用时，与使用者距离相当的接近，故任何明显的噪音问题将立即使产品的形象受到影响，有就是说，当产品的噪音明显的改善时，使用者也将是最先受惠与了解。因此对于产品的形象与实用性有着重要的影响。所以，如何有效地降低笔记本电脑所产生的噪音，实为每一笔记本电脑制造厂商所追求的共同目标。

(3)发明内容

本发明的目的是提供一种可降低笔记本电脑的噪音、有效提高冷却效率并使笔记本电脑的中央处理器产生的热量能即时排出的散热器。

根据以上所述的目的，本发明的笔记本电脑的散热装置，具有降低噪音的功效，至少包括集热装置、至少一导热管、多个导热柱、多个散热片与至少一风扇装置。

上述的集热装置，连接于笔记本电脑的中央处理器表面，以便将中央处理器运作时所产生的热量收集起来。而导热管连接于集热装置，将集热装置所收集的中央处理器的热量沿着导热管传送至多个导热柱。导热柱再将热量传送至多个相互水平的排列的散热片，而导热柱垂直贯穿于这些散热片，使热量能顺着导热柱传送至散热片。最后风扇装置驱动所需的冷却空气，以带走散热片上的热量，使其排出笔记本电脑外。其中上述的风扇的出风方向与散热片的面的法线方向垂直，亦即，出风方向与散热片的面相平行，使得出风角度与散热片的入口角度平行且无夹角。

上述的导热管与这些导热柱之间还可包括导热板，而导热管固定于导热板的侧壁上，并将导热管中的热量直接由侧壁传送至散热片的两侧，并沿着导热板传送至导热柱再传送至散热片上。

上述的导热管还可直接连接散热片的侧壁，并将导热管中的热量，直接传送至散热片的侧壁上。导热柱的形状可为圆柱型、菱形、三角形等等。其中以圆柱型导热柱较佳，其直径与散热片的总厚度成正比例，约为散热片总厚度的一半，当其为5毫米以上时，具有较佳的冷却效率。

而水平式的散热片是由高热传系数的金属材料平板顺着风扇外型切割，使其可靠近风扇周围并将两端折叠90度后，形成ㄇ字形的散热片水平组立而成。风扇装置还可包括单面进风与双面进风的风扇装置。

由于采用水平式散热片，可减少散热片之间的涡流，并降低笔记本电脑的噪音；由于散热片侧壁安装有导热管，可有效的提高冷却效率；并且由于采用导热柱、导热板与导热管的组合结构，使笔记本电脑的中央处理器产生的热量能即时排出。

为进一步说明本发明的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

(4)附图说明

图1A为一传统的笔记本电脑散热装置示意图；

图1B为图1A中的传统的笔记本电脑散热装置的空气流动示意图；

图2A为本发明的一较佳实施例的散热装置示意图；

图2B为图2A中的本发明的一较佳实施例的散热片与导热管的侧视示意图；

图3A为本发明的另一较佳实施例的散热装置示意图；

图3B为图3A中的本发明的另一较佳实施例的散热片、导热管与风扇相对位置的示意图；

图4A为本发明的又一较佳实施例的散热装置示意图；

图4B为图4A中的本发明的又一较佳实施例的剖面示意图；以及

图4C为图4A中的本发明的又一较佳实施例的左侧视图。

(5)具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明。熟悉此技术的人员在了解本发明的较佳实施例后，当可由本发明所教示的技术加以等效改变及替换，其并不脱离本发明的精神与范围。

参阅图2A，它为本发明的一较佳实施例的笔记本电脑散热装置示意图。如图所示，本发明的笔记本电脑的散热装置包括集热装置210、导热管220、风扇230、散热片240、导热柱250。本发明的散热装置利用集热装置210，由CPU上将CPU所产生的热量带走，并由导热管220传送至散热片240。在散热片240的位置本发明利用具有高传热能力的金属导热柱250，将由CPU所传送过来的热量，经由导热柱250传导至各个散热片240上。此时，风扇230所驱动的冷却空气顺着叶片的转动方向与角度，向散热片240与导热柱250吹送过来。因此，CPU所产生的热量，藉由冷却空气带至笔记本电脑的外面。

有别于习知笔记本电脑冷却装置散热片，本发明的散热装置的散热片，具有水平方向的散热片组立态样，风扇230的出风方向，与散热片240的面的法线方向垂直，亦即风扇230的出风方向，与散热片240的面是平行的，使得出风角度与散热片的入口角度平行且无夹角。本发明的水平式散热片组立，使得由风扇所驱动的冷却空气，随着叶片的方向被吹送至散热片时，散热片与冷却空气的流线方向，彼此之间并无夹角，因此，当冷却空气进入散热片时可有效地降低因为习知风扇与散热片夹角所产生的涡流现象，故本发明的散热装置有效地消除笔记本电脑的噪音。

参阅图2B，它为图2A中的本发明的一较佳实施例的散热片与导热管的侧视示意图。本发明的水平式散热片，为更有效的将CPU产生的热量排出，经由导热柱250的设计，更有效地将热量通过其传导至每一个散热片240上。导热柱250与侧壁260均具有热传导的能力，因此，本发明的导热管220连接每一个导热柱250与侧壁260，使经由导热管220所传送过来的热量，可有效地被传送至每一个散热片240上，使热量可有效的为冷却空气所带走。为使得导热柱250能有效的发挥导热与散热的功能，因此本发明使用的导热柱250采用具有高热传系数的材料，例如使用铜金属或是铝金属等等。而散热片与侧壁的材质，亦是采用具有高热传系数的材料，例如使用铜金属或是铝金属等等。本发明并不限定所使用的金属或非金属材质，其主要的材料特征具有高热传导能力，均可被使用来实施本发明的笔记本电脑的散热装置。

本发明的导热柱的形状并不限定，可为菱形、三角形与圆柱型等等，只要能达到传热效能即可。其中以圆柱型的效果较佳且具有较小的风阻系数，其尺寸与散热片厚度成正比的关系，较佳的导热柱约为整体散热片厚度的一半或以上，而当其为5毫米左右的铜柱时，具有良好的热传导能力，因此使得本发明的笔记本电脑具有更佳的散热能力。本发明的导热柱安装于散热片上的位置，应不要过于接近风扇，以免造成噪音的来源。

参见图3A为本发明的另一较佳实施例的笔记本电脑散热装置示意图。相同地，此散热装置具有集热装置310、导热管320、风扇330、散热片340与导热柱350。当CPU发热时，CPU所产生的热量由集热装置310收集后，经由导热管320传送到散热片340与导热柱350后，经由风扇330转动所驱动的冷却空气，将CPU所产生的热量排出笔记本电脑。在此实施例中，风扇330是属于一单面进风的风扇330，因此风扇外壳390，仅有单方面的开口，故风扇330由图中上方将空气吸入，并使其朝向散热片340的方向移动。其中较为重要的是，空气流动的方向将不是直接水平的流向散热片340。因此，参见图中所示，此时散热片340靠近风扇330的位置，有着一个向上顺着冷却空气流动的角度。也就是说，当风扇330由上方进风时，其出风的风向将略有向下，因此散热片340的入风处将有一个向上倾斜的入风角度，以对应上述出风的风向，使冷却空气流线与散热片之间平行而无夹角，可有效降低因涡流所造成的噪音。

参见图3B，它为图3A中的另一较佳实施例的散热片、导热管与风扇相对位置的剖面示意图。如图中散热片340的位置将略微低于风扇330的水平中心的位置。而散热片340进风口的角度略微向上，以流畅的使冷却空气顺着其表面移动。而导热柱350将导热管320所带来的热量传送至每一个散热片340的上，经由冷却空气流动将此热量带出。

参见图4A为本发明的又一较佳实施例的笔记本电脑散热装置示意图。如同上述的实施例相似，此实施例的散热装置具有，集热装置410、导热管420、风扇430、散热片440与导热柱450等结构。而更特别的是在于，此实施例的导热管直接连接至风扇430与散热片440的侧壁位置，并利用导热板460连接每一个导热柱450与散热片440，使导热管420与散热片440之间的热传导能力更为提升，因此更有效的降低CPU的温度，使热量快速的带出笔记本电脑的中。散热片440更可以顺着风扇430外型切割，使其可更为靠近风扇430周围，使风扇430与散热片440之间的距离可更为降低，有效的提高冷却效率与节省空间。

参见图4B，它为图4A中的本发明的又一较佳实施例的剖面示意图。此实施例使用两方向进风的风扇430，因此具有一双方向进风的风扇外壳490，而冷却空气也水平的流向散热片440，风扇430的出风方向，与散热片440的面的法线方向垂直，亦即风扇430的出风方向，与散热片440的面是平行的，使得出风角度与散热片的入口角度平行且无夹角。

图4C为图4A中的本发明又一较佳实施例的左侧视图。由图中可清楚的看出，本发明的导热管420，由散热片440的两侧进入，而导热板460在散热片的两侧各有一U字形的凹槽，以增加导热管420与导热板460的接触面积。而导热板460一方面将热量传送至导热柱450，另一方面由导热板460侧壁的方向，直接将热量传送至散热片440，而在散热片440的中间更由导热柱450将热量传送至散热片440的上，更有效地提高本发明的散热装置的散热效率。其中散热片440，还可由两端形成向下90度的ㄇ形弯角造型所构成，其利用高热传导系数的金属加以焊接或黏着，例如使用铜或铝金属，并以锡焊或散热胶加以黏着。而导热管420与导热板460亦可使用锡焊或是散热胶加以黏着。因此，利用本发明的散热装置，具有较高散热效率与容易制造的优点。

本发明的散热装置，利用风扇出风口的流线与散热片进口的角度相同，使笔记本电脑的噪音问题有效地被改善。且利用导热柱的设计，使得热量均匀且快速的由散热片排出。且更进一步地使用散热片的侧壁形成包覆导热管的结构使导热管的热量直接传导至散热片，使散热装置的散热效率更为提升。而其中导热柱的设计与水平的散热片的设计，不只降低了噪音问题，更进而简化了散热片制造的流程，有效地降低生产成本，提高产品的品质。

如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或替换，均应包括在权利要求所限定的专利保护范围内。

Claims

1.一种散热装置，其特征在于，至少包括：

一风扇装置；以及

多个散热片，位于该风扇装置的一侧，连接于一导热柱，其中这些散热片相互堆叠，该导热柱垂直贯穿于这些散热片，使得热量顺着该导热柱传送至这些散热片上，且该风扇的出风方向与这些散热片其中的一的面的法线方向垂直，而出风方向与这些散热片的面相平行，以提供该散热装置所需的冷却空气，并以该冷却空气带走这些散热片上的热量。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的导热柱的形状包括圆柱型。

3.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述的圆柱型导热柱的直径与这些散热片的总厚度成正比例。

4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述的导热柱的直径约为这些散热片的总厚度的一半。

5.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片是由高热传系数的金属材料平板顺着风扇外型切割，使其可靠近风扇周围并将两端折叠90度后水平组立而成。

6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片与导热柱的材质包括铜金属。

7.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片与导热柱的材质包括铝金属。

8.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的风扇装置包括单面进风的风扇装置。

9.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述的风扇装置包括双面进风的风扇装置。

10.一种散热装置，用于一电脑中，其特征在于，该散热装置至少包括：

一集热装置，具有将热量收集的功能；

至少一导热管，连接于该集热装置，将该集热装置所收集到的热量沿着该导热管传送；

一风扇装置；以及

多个散热片，位于该风扇装置的一侧，连接于一导热柱，其中，这些散热片相互堆叠，该导热柱垂直贯穿于这些散热片，使得热量顺着该导热柱传送至这些散热片，且该风扇的出风方向与这些散热片中之一的面的法线方向垂直，而出风方向与这些散热片的面相平行，以提供该散热装置所需的冷却空气，并以该冷却空气带走这些散热片上的热量。

11.如权利要求10所述的散热装置，其特征在于，所述的导热管与该导热柱之间还包括一导热板，该导热管中的热量沿着该导热板传送至这些导热柱与这些散热片上。

12.如权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述的导热板将该导热管固定于该导热板的该侧壁上。

13.如权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述的导热柱的形状包括圆柱型。

14.如权利要求13所述的散热装置，其特征在于，所述的圆柱型导热柱的直径与这些散热片的总厚度成正比例。

15.如权利要求14所述的散热装置，其特征在于，所述的导热柱的直径约为这些散热片的总厚度的一半。

16.如权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片由高热传系数的金属材料平板顺着风扇外型切割，使其可靠近风扇周围并将两端折叠90度后水平组立而成。

17.如权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片与导热柱的材质包括铝金属。

18.如权利要求11所述的散热装置，其特征在于，所述的散热片与导热柱的材质包括铝金属。