CN1503989A - 散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由翅片式铝挤出型材制成并用于电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的散热器。由翅片式铝挤出型材制成的本发明的散热器包括一基板、和在该基板一表面上平行设置的翅片。基板宽度为25－400mm、长度为25－400mm、厚度为2－5mm，翅片高度为1－30mm、间距为1－1.9mm、厚度为0.1－0.8mm。翅片的厚度根据本发明在一预定的范围内减小，从而确保减小对空气流的阻力和改善热辐射性能。这还使得散热器重量轻，适合于减小电子装置和信息装置的尺寸和重量。

Description

散热器
相关申请的交叉参考
本申请要求根据35U.S.C.§111(b)于2002年2月14日提交的临时申请No.60/356122的申请日利益。
技术领域
本发明涉及由翅片式铝压(挤)出物/挤出型材制成并适于例如用于电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的散热器。
本文中所使用的术语“铝”除纯铝外还包括铝合金。
背景技术
铝挤出型材制成的散热器通常用于电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置，以冷却发热元件例如晶闸管(thyristor)、晶体管等。然而，随着电子装置和信息装置的盒子/外壳内的部件产生的热量显著增加，发热元件的发热密度有增加的趋势。因此需要散热器具有更高的热辐射性能。这些盒子内部的整体发热密度也由于盒子尺寸的减小而增加。这导致较高的盒内温度，和需要进一步改善的该盒子中的散热器的幅射效率。为了进一步减小风扇的噪音，希望提供对空气流的阻力减小的散热器。当也要求电子装置和信息装置的整体重量减小时，还希望散热器的重量减小。进一步地，盒子的尺寸减小对散热器的外部尺寸造成了限制。从而，希望提供较高性能的紧凑的散热器。
为了使由翅片式铝挤出型材制成的散热器具有较高的热辐射性能，提供一增加的企口比(tongue ratio)(翅片的高度与翅片之间的间距之比)是有效的。然而，例如考虑到用于生产翅片式铝挤出型材的模具的强度，企口比的增加受到限制。
本发明的一个目的在于实现前述需要或要求并提供一种高效率的散热器，该散热器具有在一预定范围内减小的厚度，从而确保了减小的对空气流的阻力，改善的热辐射性能和减小的重量，该散热器因此适合于减小电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的尺寸和重量。
发明内容
本发明提供一种包括一基板、和在该基板一表面上平行设置的翅片的散热器。该散热器的特征在于基板宽度为25-400mm、长度为25-400mm、厚度为2-5mm，翅片高度为1-30mm、间距即翅片之间的距离为1-1.9mm、厚度为0.1-0.8mm。
根据本发明的散热器，翅片的厚度在一预定的范围内减小，从而减少对空气流的阻力并增加基板的带翅片表面的每单位面积的翅片个数。这使得翅片更有效以使散热器表现出改善的热辐射性能，还使得散热器重量轻。当使用于例如电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置时，散热器表现出确保很高的热辐射性能和高效率的优点，使得电子装置和信息装置的盒子小型化并减小这些装置的总体重量。
根据本发明的散热器，基板在其前侧具有25-400mm，优选为50-200mm的宽度用于将空气流引入翅片之间的空间。基板的宽度限制在25-400mm，因为如果宽度小于25mm，该散热器因此具有减小的前/正面面积，使得翅片间距太小而导致增加的对空气流的阻力和降低的热辐射效率。如果宽度超过400mm，该散热器不能装入趋于小型化的电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的盒子中，同时基板的扩散热阻变大而降低热辐射效率。散热器因而具有一增加的重量。基板沿散热器的纵向的长度为25-400mm，优选为25-200mm。基板的长度限制在25-400mm，因为如果长度小于25mm，翅片将具有减小的热传递面积从而导致较低的热辐射效率。如果长度超过400mm，该散热器将具有增加的对空气流的阻力，热辐射效率降低和变得较重，还不能装入趋于小型化的电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的盒子中。
基板厚度为2-5mm，优选为2-3mm。基板的厚度限制在2-5mm，因为如果厚度小于2mm，基板的扩散热阻变大，并且还因为如果厚度超过5mm，散热器重量变得过大。
翅片的高度为1-30mm，优选为5-30mm、更优选为5-25mm。翅片的高度限制为1-30mm是因为如果高度小于1mm，翅片具有减少的面积而表现出严重降低的热辐射性能。当高度超过30mm，沿翅片高度方向上发生过大的温度差，导致较低的热辐射性能。
翅片间距为1-1.9mm、优选为1.5-1.9mm、更优选为1.6-1.8mm。翅片间距限制为1-1.9mm是因为如果间距小于1mm，在翅片之间的空间产生了大大增加的对空气流的阻力，使得热辐射性能降低；而如果间距超过1.9mm，散热器将具有减少的翅片数量和减小的热耗散面积，从而表现出较低的热辐射性能。
翅片厚度为0.1-0.8mm、优选为0.2-0.49mm。翅片厚度限制为0.1-0.8mm是因为如果厚度小于0.1mm，翅片难以被挤出并具有受损的强度，并且还因为超过0.8mm的厚度减少了翅片间距从而导致增加的对空气流的阻力，和较低的热辐射性能，还使得散热器重量增加。
散热器企口比(H/L＝翅片的高度/翅片之间的间距)为0.53-30、优选为2.7-24。如果企口比小于0.53，翅片的高度相对于翅片间距较小，导致不合格的热辐射性能，而如果企口比大于30，挤出操作涉及在模具内的受损的材料流而产生空洞/无效部分。换句话说，材料就不能填满模具内的空间并且不能提供具有一预定高度的翅片，同时在挤出时形成波浪形的翅片并可能施加一用于挤出的不均匀的压力从而可能破坏模具，特别是该模具的翅片形成部分。
与翅片厚度有关系的散热器的性能包括例如散热器的重量的减少、对空气流阻力的减少和翅片效率。散热器的重量的减少具有例如便携式装置的优点，直接导致材料成本的下降。在这方面，翅片越薄越好。关于散热器对空气流的阻力，在空气流被引入的散热器的前侧的该阻力随着翅片厚度的减小而减小，从而增加可用于改善热辐射性能的空气流速率。在这方面，翅片优选为更薄。另一方面，翅片厚度的减小导致沿翅片高度方向的温度差，即，所谓翅片效率的下降，从而使得热辐射性能受损。因此，考虑由于翅片厚度的减小引起的空气流阻力的减小和翅片效率的下降之间的平衡而确定散热器的热辐射性能。
附图简介
图1是根据本发明由翅片式铝挤出型材制成的散热器的局部透视图；
图2是示出为本发明的示例1的散热器建立的在翅片间距、翅片厚度和热阻之间的关系的图；
图3是示出为本发明的示例2的散热器建立的在翅片间距、翅片厚度和热阻之间的关系的图；
图4是示出为本发明的示例、对比例和参考例的散热器建立的在翅片间距和翅片厚度之间的关系的图。
最佳实施方式
下面将结合附图说明实施本发明的方式。
首先，图1示出了根据本发明由翅片式铝挤出型材制成的例如用于电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置中的散热器。该散热器1包括一基板2、和在该基板的一表面上平行设置的翅片3。基板2的另一表面用于将电子部件(发热元件)例如晶闸管、晶体管安装到其上面。考虑到可挤压性和机械强度，希望使用一种Al-Mg-Si合金，例如A6061或A6063，作为铝挤出型材制成的散热器1的材料。
下面将结合对比例和参考例说明本发明的示例。
示例1
用一种翅片式铝挤出型材制备如图1所示形状的本发明的散热器1。基板2宽度W为100mm、长度为100mm和厚度T为2mm。该散热器重96.1克。翅片3厚度t为0.4mm，其间距L为1.4mm，节距(pitch)为1.8mm，高度H为8mm，企口比为5.7。示例1的散热器1的热阻为0.48K/W。将用于冷却电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的0.1W的普通风扇功率设定为边界条件。
对比例
为进行比较，用翅片式铝挤出型材制成一散热器。该散热器具有一100mm宽、2mm厚的基板2。该散热器重132.5克。翅片3厚度为0.9mm，其间距为1.4mm，节距(pitch)为2.3mm，高度为8mm，企口比为5.7。对比例的散热器1的热阻为0.55K/W。
对比实验表明，本发明示例1的散热器的翅片面积比对比例的散热器的大30％。此外，当在前侧的空气流流速为1-5m/s时，散热器1的空气流阻力减小20-30％，以获得热辐射性能的最高约为20％的改善。该散热器的重量大约小30％。
示例2
接着，根据本发明用一种翅片式铝挤出型材制备散热器1。基板2宽度W为100mm、长度为100mm和厚度T为2mm。该散热器重188克。翅片3厚度t为0.4mm，其间距L为1.6mm，节距为2.0mm，高度H为24mm，企口比为15。示例2的散热器1的热阻为0.27K/W。将用于冷却电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的0.1W的普通风扇功率设定为边界条件。
参考例
为进行比较，用翅片式铝挤出型材制成一散热器。该散热器具有一100mm宽、2mm厚的基板2。该散热器1重326克。翅片3厚度为1.2mm，其间距为1.6mm，节距为2.8mm，高度为24mm，企口比为15。参考例的散热器1的热阻为0.29K/W。
对比实验表明，本发明示例2的散热器的翅片面积比参考例的散热器的大40％。此外，当在前侧的空气流流速为1-5m/s时，散热器1的空气流阻力减小20-30％，以获得热辐射性能的最高约为20％的改善。该散热器的重量大约小14％。
其次，图2示出在翅片3的高度H为14mm的情况下，为根据本发明的由翅片式铝挤出型材制成的散热器1建立的在翅片3的间距L、其厚度t和热阻K/W之间的热辐射性能关系。将用于冷却电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的0.1W的普通风扇功率设定为边界条件。
此外，图3示出在翅片3的高度H为30mm的情况下，为根据本发明的由翅片式铝挤出型材制成的散热器1建立的在翅片3的间距L、其厚度t和热阻K/W之间的热辐射性能关系。将用于冷却电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置的0.1W的普通风扇功率设定为边界条件。
图2和图3的结果表明低热阻，即，高热辐射性能的翅片的厚度t为0.1-0.8mm且间距L为1-1.9mm。
通过使用高度H各不相同的翅片3的散热器进行的同样的实验表明，当翅片3的高度H在1-30mm范围内时，翅片3的间距L和其厚度t的最佳值的范围同上所述。因此，当翅片3的高度上达30mm，即在1-30mm范围内时，存在如图4所示的最佳翅片间距和厚度。
根据本发明的装置，在一预定的范围内减少翅片3的厚度，从而确保减小对空气流的阻力，改善热辐射性能和减少重量。当被用于例如电子装置和其中包含有一电子装置的信息装置时，散热器1表现出优异的热辐射性能，显然有助于减小电子装置和信息装置的盒子的尺寸和这些装置的重量。

Claims (6)

1.一种散热器，包括基板(2)、和在该基板的一个表面上平行设置的翅片(3)，基板(2)宽度为25-400mm、长度为25-400mm、厚度为2-5mm，翅片(3)高度为1-30mm、间距为1-1.9mm、厚度为0.1-0.8mm。
2.一种根据权利要求1的散热器，其特征在于，基板(2)宽度为50-200mm、长度为25-200mm、厚度为2-3mm，翅片(3)高度为5-30mm、间距为1.5-1.9mm、厚度为0.2-0.49mm。
3.一种根据权利要求1的散热器，其特征在于，基板(2)宽度为50-200mm、长度为25-200mm、厚度为2-3mm，翅片(3)高度为5-25mm、间距为1.6-1.8mm、厚度为0.2-0.49mm。
4.一种根据权利要求1至3中任一项的散热器，其特征在于，它具有0.53-30的企口比H/L即翅片的高度/翅片之间的间距。
5.一种根据权利要求4的散热器，其特征在于，它具有2.7-24的企口比。
6.一种根据权利要求1至5中任一项的散热器，其特征在于，它由翅片式铝挤出型材制成。
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