CN216697193U - 一种散热器底座及散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热器底座及散热器，其中散热器底座包括底座本体。底座本体的底部具有至少一个凸起结构，且底座本体的底部与CPU的顶部相抵接，每个凸起结构均包括具有凸起的平缓区域和围绕凸起的平缓区域的坡度区域。凸起结构的平缓区域与CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。借此，本实用新型的散热器底座，结构简单合理，可以适配不同CPU的表面形态，能够将CPU产生的热量进行高效散热，提高了散热效率，可以获得更稳定且一致性更高的散热性能。

Description

一种散热器底座及散热器

技术领域

本实用新型是关于CPU散热技术领域，特别是关于一种散热器底座及散热器。

背景技术

随着电子信息技术的发展，CPU运算能力越来越强，伴随而来的是其发热量的提升，以及对散热的要求越来越高。

如图1-1、图1-2所示，CPU的一般结构通常由含触点或针脚的线路板、芯片以及其它器件、金属(铜)盖等几个部分构成。CPU的发热主要由芯片工作产生，芯片的面积较小，因此在芯片表面会形成比较大的热流密度。通常CPU表面的铜盖会在内部通过导热硅脂或金属钎焊层与芯片连接在一起，除了起到保护作用外，更是可以使由较小面积的芯片发出的热量通过铜盖的传导扩散而形成铜盖表面更大的发热面积，以便于与散热器抵接后形成更好的二次散热效果。但是由于铜的导热系数、密度、比热容都是有限的，因此，如图2所示，CPU铜盖表面的温度是不均匀的，这个温度分布是以内部芯片为中心向外呈现由高至低的温度分布的，从而在铜盖表面也形成相对的高热流密度区域。CPU的芯片(组)可以在物理上聚集在一起，也可以分散为多个(组)。

CPU在工作时会产生大量的热量，这些热量需要及时被散掉，否则会极大影响CPU的工作，缩短其使用寿命。为保证CPU工作时的有效散热，就需要更高散热效率的散热器对其提供二次散热，我们通常称其为CPU散热器。随着CPU的计算能力的提升，功耗也不断提高，CPU散热器也从最初的纯金属散热器，金属散热器加风冷散热，发展到当前热导管风冷散热器和水冷散热器。无论何种形式的散热器，都必须拥有一个底座，散热器底座表面与CPU表面之间涂敷导热硅脂等导热介面材料，以填补两个面之间由于平面度或粗糙度差异造成的空隙，通过专用扣具通过施加一定的压力使其底座表面与CPU表面接触连接在一起，即起到稳固的固定作用，也可以通过施加压力使导热硅脂尽量延展变薄，降低接触热阻，提高散热效率。

从散热器底座底部形态看，如图3所示，目前行业中存在两种较为常用的CPU散热器底座底部形态设计：平面底和锥凸底。平面底的设计思路是散热器底座与CPU表面两个平面紧密接触以达到最小的接触热阻和更好的散热效能；锥凸底的设计初衷是由于早期CPU功耗不高，CPU芯片尺寸较小且位于CPU中央，同时CPU芯片与其表面铜盖的接触由非固态的导热硅脂在内部填充。通过特定机械加工方式将散热器底座底面加工成以底面中心为最高点向边缘形成连续坡度的锥形形态，可以经由扣具压力的夹持力，在芯片上方形成更大的压强，进而通过应力传导挤压力，使芯片上方铜盖与内部芯片之间的硅脂形成更薄的介面层，进而降低接触热阻，增强散热效果。但是，随着CPU制程的改进，目前较先进的CPU都采用金属钎焊工艺来连接芯片与铜盖，因此这种对铜盖内部硅脂的挤压效应已经不存在了。但是该效应同样适用于散热器底座底部和CPU铜盖外表面接触面所涂敷的导热硅脂，因此锥凸底也仍然是现在比较普遍的一种散热器底座底部形态。

但是在对同一型号的多个CPU样本进行性能测试的工程实践中，无论采用现有技术中的何种底座底部形态的单一散热器，都会存在同规格的不同CPU样本测试性能差异大的问题，有些测试案例反应出的测试结果甚至直接影响到了散热产品的有效性，因此这样的结果必然会直接影响到产品性能的一致性表现。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过深入的研究，找到导致同一散热器对不同CPU个体测试性能差异大、一致性低的原因，并提供一种散热器底座及散热器，可以在同型号的不同CPU个体测试及使用中获得更稳定且一致性更高的散热性能，同时也可以使产品性能得到进一步提升。

首先，通过对同型号的多个CPU样本进行精密测量发现，CPU的个体之间表面平面度存在差异，如表1所示：

表1：样本CPU表面平面度参考量测数据(单位：mm)

CPU样本编号	X轴-边缘	X轴-中心点	Y轴-边缘	Y轴-中心点
					1	0	0.04	0	0.02
2	0	0.02	0	0.01
					3	0	0.02	0	0.015
4	0	0.02	0	0.01
					5	-0.015	-0.000	0.1	0
6	-0.015	-0.005	0.1	-0.01
					7	-0.01	-0.01	0.01	-0.005
8	0.02	0	0.01	-0.005
					9	0	0.02	0	0.01
10	0	0.02	0	0.015
					11	0	0.03	0	0.02

表1所示的平面度差异，可以通过构建如图4-1和4-2所示的实例模型更直观地体现，并最终可以归纳为图5所示的三种CPU表面的具体形态，即中心微凸、平面度较好、中心微凹三种类型。

CPU虽然属于精密度较高的工业制品，但也会因不同的加工方式和工艺水平造成表面平面度的差异，也正是由于这些微小差异的存在，造成了CPU表面形成了不同的形态类型。

接下来，通过对现有技术中的平面底和锥凸底散热器在不同CPU个体测试数据依据CPU不同表面形态类型进行归纳分析，发现特定散热器性能表现与其所采用的底座底部形态以及所对应适配的CPU表面形态之间形成了较强的相关关系，如图6所示。

测试中的散热器样本均采用统一规格的导热硅脂、热导管、散热鳍片组、底座材质和一致的加工组装工艺，且保证扣具压力统一，唯一差异要素只有散热器底座的底面形态，因此可以推论：散热器底座底面与CPU的表面接触热阻差异是造成最终散热性能差异大的根本原因。

散热器底座底面和CPU表面之间需要填充诸如导热硅脂这样的导热介面材料，它是影响接触热阻的重要组成部分。以导热硅脂为例，它属于非固态的复合物，在压力的作用下具有很好的延展性。由于CPU顶面与散热器底座底面之间填充的导热介面材料在扣具压力作用下，通常被挤压延展得很薄，其厚度方向的尺寸远小于两个水平方向，厚度方向的温度变化远大于另外两个水平方向，因此通过介面材料的传热可以简化为一维稳态导热问题，那么介面材料层的热阻R可以表达为：

其中，δ是介面材料厚度，λ是介面材料导热系数，A是介面材料和CPU顶面的接触面积，δ越小，λ或A越大，则接触热阻R越小，散热性能越好。

另外，如图2所示，CPU表面的温度分布是不均匀的，会存在热流密度相对高的区域，如果在该区域实现最低的接触热阻，将最大化提升散热效果。

如图6和图7所示，通过逐一分析现有技术中平面底和锥凸底与不同表面形态的CPU适配特点，结合实际测试数据，可以很好地解释形成性能差异的原因，具体如下：

(1)平面底散热器与微凹表面的CPU适配：

平面底散热器底部与CPU表面微凹处形成空隙，该处压强小于周边区域，导致硅脂厚度δ较大，而该位置如图4-1所示为CPU中心位置，正是测试样本CPU热流密度较大的区域，所以散热性能较差；

(2)锥凸底散热器与微凹表面的CPU适配：

由于位于散热器中心位置的锥凸结构可以填充因CPU表面下凹造成的空隙，甚至可以在CPU的高热流密度区域形成相对高的压强，可以使硅脂厚度δ相对小，同时，由于CPU微凹的表面和散热器的锥凸底形态相近，因此可以在CPU表面高热流密度区域形成一定的较高压强接触面积A，进而得到了较好的散热效果；

(3)平面底散热器与平面度较高的CPU适配：

上述适配关系是最接近理想状态的一种情形，整个接触介面压强分布较均匀，可保证导热介面材料厚度δ相对小和接触面积A相对大，因此散热性能较好；

(4)锥凸底散热器与平面度较高的CPU适配：

由于锥凸底散热器在CPU的高热流密度区域形成了较大压强，形成了比(3)所述更小的介面材料厚度δ，弥补了高压强接触面积A相对较小的不足，因此散热性能与上述(3)平面底适配性能接近；

(5)平面底散热器与微凸表面的CPU适配：

由于微凸表面CPU的凸起区域为CPU的高热流密度区域(如图2所示)，同时凸起的部分为具有一定面积的区域(如图4-2所示)，因此在本适配组合中会在高热流密度区域形成具有一定面积A的更小的介面材料厚度δ的区域，因此本适配关系下可获得相对最优的散热性能；

(6)锥凸底散热器与微凸表面的CPU适配：

虽然这种适配关系中，在CPU的高热流密度区域会在对应锥凸底的中心形成很高的压强，进而形成很小的介面材料厚度δ，但由于配合形态特征造成压强由中心向外围迅速衰减，高压强区域A的面积非常小，所以此适配关系下性能表现相对最差；

通过以上分析可知，现有技术的散热器底座底面设计，将CPU预设为具有平面度很高的表面，忽视了由于CPU表面平面度及形态差异造成的接触热阻差异，因而也必然造成性能表现差异大、一致性差的问题。同时，由于忽视了上述问题，也很难获得更好的散热性能。

作为工业制品的CPU，由于其表面的形态存在难以统一的细微差异，导致以上两种现有技术所常用的底座底面形态设计总会造成在一部分用户使用中可以达成散热设计性能，而在另一部分用户使用中无法达成设计性能，最终导致散热器的应用效果一致性差的问题，而性能表现的一致性恰恰又是衡量工业产品质量的关键指标之一。

另外随着CPU性能的不断提升，发热功耗逐渐提升，发热核心的热流密度也逐渐增大，现有技术中的底座底部设计由于其局限性，难以满足进一步提升散热器散热性能的需求。

为解决上述问题，需要按照全新思路设计一种散热器底座的底部结构，可以满足与不同形态类型CPU抵接适配过程中，对应CPU中心高热流密度区域均可形成较高的压强，进而得到更小的介面材料厚度δ。同时该高压强区域位置及面积A可预设设定，即满足高压强区域内高压强在一定面积范围内稳定有效，又可以通过面积设定，适应具有不同高热流密度特征的不同种类CPU的散热需求。借此实现更高的性能一致性和更好的平均散热性能。

第一方面，本实用新型提供了一种散热器底座，包括底座本体。底座本体的底部具有至少一个凸起结构，且底座本体的底部与CPU的顶部相抵接，每个凸起结构均包括具有凸起的平缓区域和围绕凸起的平缓区域的坡度区域。凸起结构的平缓区域与CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的两侧。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的三侧。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的四周。

在本实用新型的一实施方式中，平缓区域的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，平缓区域内任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值小于相应坡度区域任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域中心与CPU的顶部高热流密度区域中心相对应抵接，平缓区域与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域中心与CPU的顶部高热流密度区域中心的相近位置相对应抵接，平缓区域与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影面积小于CPU的顶部面积。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为圆形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为椭圆形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为多边形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为直线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为弧线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为折线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至254mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至177mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至113mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至79mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至50mm²。

第二方面，本实用新型提供了一种散热器，用以对CPU进行散热，散热器包括底座本体。底座本体的底部具有至少一个凸起结构，且底座本体的底部与CPU的顶部相抵接，每个凸起结构包括具有凸起的平缓区域和围绕凸起的平缓区域的坡度区域。凸起结构的平缓区域与CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的两侧。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的三侧。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域位于凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的四周。

在本实用新型的一实施方式中，平缓区域的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，平缓区域内任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值小于相应坡度区域任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域中心与CPU的顶部高热流密度区域中心相对应抵接，平缓区域与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域中心与CPU的顶部高热流密度区域中心的相近位置相对应抵接，平缓区域与坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影面积小于CPU的顶部面积。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为圆形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为椭圆形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的投影形态为多边形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为直线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为弧线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线为折线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至254mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至50mm²。

在本实用新型的一实施方式中，散热器还包括：散热鳍片组、热管组、散热风扇、导热硅脂以及固定组件。散热鳍片组设置于底座本体上方。热管组包括多个热管，热管包括吸热段和散热段，吸热段设置于底座本体上，且散热段设置于散热鳍片组中。散热风扇固定于散热鳍片组上。导热硅脂设置于底座本体与CPU表面之间。以及固定组件用以将底座本体固定于CPU的上方。

在本实用新型的一实施方式中，散热器可以不设置散热风扇，也可以设置多个。

在本实用新型的一实施方式中，散热器还包括：散热部、吸热部以及管道部。散热部上设有进水口和出水口。吸热部上设有进水口和出水口，吸热部的内部设有水泵，且吸热部设置于底座本体上方。以及管道部包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道的一端分别连接散热部的进水口和出水口，且第一管道和第二管道的另一端分别连接吸热部的出水口和进水口，在水泵的作用下，冷却液在散热部、管道部和吸热部之间循环流动。

首先，本实用新型通过设计凸起的平缓区域，在适配不同形态CPU时，均可在其预设面积的范围内形成相近的压强特征，进而得到相近的介面材料厚度δ，也就获得了相近的接触热阻，与现有技术相比可以获得更为一致的散热性能表现。其次，由于凸起结构的特点，平缓区域的压强较大，且面积可以通过平缓区域的设置获得保证，因此可以在确定范围内得到更小的平均介面材料厚度δ，也就获得了平均更小的接触热阻。同时，由于凸起的平缓区域所对应的是CPU表面的高热流密度区域，因此可以获得更好的散热效果。

与现有技术相比，根据本实用新型的散热器底座及散热器，结构简单合理，可以更好地适配不同表面形态的CPU，可以获得更稳定且一致性更高的散热性能，同时能够将CPU产生的热能进行高效散热，提高了散热效率。

附图说明

图1-1是现有CPU轴侧结构示意图；

图1-2是现有CPU剖面结构示意图；

图2是型号为Y的现有CPU表面温度分布示意图；

图3是两种现有技术散热器底座的剖面形态示意图；

图4-1是型号为X的现有微凹表面CPU的顶面等高线示意图；

图4-2是型号为X的现有微凸表面CPU的顶面等高线示意图；

图5是现有三种表面形态CPU的剖面示意图；

图6是两种现有技术散热器底座在不同表面形态CPU上的性能测试数据；

图7是现有技术散热器底座对CPU表面适配特征示意图；

图8是本实用新型一种实施例中过平缓区域中心点的某一剖面示意图；

图9是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的一结构示意图；

图10是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的另一结构示意图；

图11是根据本实用新型一实施方式的凸起结构平缓区域部分的剖面轮廓线三个示例特征示意图；

图12是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#2模组配四种不同底在微凹CPU上的性能表现示意图；

图13是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#2模组配四种不同底在平面度较高CPU上的性能表现示意图；

图14是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#2模组配四种不同底在微凸CPU上的性能表现示意图；

图15是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#4模组配四种不同底在微凹CPU上的性能表现示意图；

图16是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#4模组配四种不同底在平面度较高CPU上的性能表现示意图；

图17是根据本实用新型一实施方式的散热器底座及散热器的#4模组配四种不同底在微凸CPU上的性能表现示意图；

图18是根据本实用新型一实施方式的平缓区域投影与坡度区域投影位置关系示意图；

图19是根据本实用新型一实施方式的凸起结构的平缓区域的投影形态示意图。

主要附图标记说明：

1-底座本体，11-凸起结构，111-平缓区域，112-坡度区域，2-散热鳍片组，3-热管组，4-散热风扇，5-吸热部，6-散热部。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

第一方面，根据本实用新型一优选实施方式的一种散热器底座，散热器底座包括底座本体1。底座本体1的底部具有至少一个凸起结构11，且底座本体1的底部与CPU的顶部相抵接，每个凸起结构11均包括一个具有凸起的平缓区域111和围绕凸起的平缓区域111的坡度区域112，平缓区域111位于凸起结构11的内部，且坡度区域112位于平缓区域111的外围。凸起结构11的平缓区域111与CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

如图8所示，平缓区域111的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，平缓区域111内任一局部范围单位水平距离a所对应的垂直高度差值的绝对值ΔH_p小于相应坡度区域112任一局部范围单位水平距离a所对应的垂直高度差值的绝对值ΔH_d，即ΔH_p＜ΔH_d。凸起结构11的平缓区域111与CPU表面的高热流密度区域相对应，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。其中，ΔH_p＝|H_p2-H_p1|，H_p2为平缓区域111内一个点的垂直高度，H_p1为平缓区域111内另一个点的垂直高度，两个点间距为单位水平距离a。其中，ΔH_d＝|H_d2-H_d1|，H_d2为坡度区域112内一个点的垂直高度，H_d1为坡度区域112内另一个点的垂直高度，两个点间距为单位水平距离a。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的两侧。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的三侧。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的四周。

在本实用新型的实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的中心与CPU的顶部高热流密度区域的中心或顶部高热流密度区域中心的相近位置相对应抵接，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。也就是说，平缓区域111的中心与CPU的顶部高热流密度区域的中心或上述中心的相近位置相抵接，如图9和图10所示，平缓区域111位于凸起结构11的内部，但本实用新型并不限定平缓区域111的位置，平缓区域111可在底座本体1底部的其他位置上(具体图纸未绘制)，平缓区域111的中心只需与CPU的顶部高热流密度区域的中心或上述中心的相近位置相对应抵接即可。也就是说，本实用新型也并不限定CPU的顶部高热流密度区域的具体位置。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影面积小于CPU的顶部面积。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态包括：圆形。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态包括：椭圆形。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态包括：多边形。

图11是根据本实用新型实施方式的散热器底部凸起结构11平缓区域111三个示例特征示意图，如图11所示，平缓区域111的投影为圆形时，平缓区域111的剖面轮廓线包括：直线、弧线或折线。三种不同形态的平缓区域111与CPU顶部的高热流密度区域相对应适配。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至254mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至177mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至113mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至79mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至50mm²。

第二方面，根据本实用新型另一优选实施方式的一种散热器，用以对CPU进行散热，散热器包括底座本体1。底座本体1的底部具有至少一个凸起结构11，且底座本体1的底部与CPU的顶部相抵接，每个凸起结构11包括具有凸起的平缓区域111和围绕凸起的平缓区域111的坡度区域112，平缓区域位于凸起结构11的内部，且坡度区域112位于平缓区域111的外围。凸起结构11的平缓区域111与CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

在本实用新型的一实施方式中，如图8所示，平缓区域111的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，平缓区域111内任一局部范围单位水平距离a所对应的垂直高度差值的绝对值ΔH_p小于相应坡度区域112任一局部范围单位水平距离a所对应的垂直高度差值的绝对值ΔH_d，即ΔH_p＜ΔH_d。凸起结构11的平缓区域111与CPU表面的高热流密度区域相对应，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。其中，ΔH_p＝|H_p2-H_p1|，H_p2为平缓区域111内一个点的垂直高度，H_p1为平缓区域111内另一个点的垂直高度，两个点间距为单位水平距离a。其中，ΔH_d＝|H_d2-H_d1|，H_d2为坡度区域112内一个点的垂直高度，H_d1为坡度区域112内另一个点的垂直高度，两个点间距为单位水平距离a。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的两侧。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的三侧。

如图18所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111位于凸起结构11的内部区域，且坡度区域112投影位于平缓区域111投影的四周。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的中心与CPU的顶部高热流密度区域的中心或顶部高热流密度区域中心的相近位置相对应抵接，与坡度区域112相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。也就是说，平缓区域111的中心与CPU的顶部高热流密度区域的中心或上述中心的相近位置相抵接，如图9和图10所示，平缓区域111位于凸起结构11的内部，但本实用新型并不限定平缓区域111的位置，平缓区域111可在底座本体1底部的其他位置上(具体图纸未绘制)，平缓区域111的中心只需与CPU的顶部高热流密度区域的中心或上述中心的相近位置相对应抵接即可。也就是说，本实用新型也并不限定CPU的顶部高热流密度区域的具体位置。

在本实用新型的一实施方式中，如图9所示，散热器还包括：散热鳍片组2、热管组3、散热风扇4，散热鳍片组2设置于底座本体1上方。热管组3包括多个热管，热管包括吸热段和散热段，吸热段设置于底座本体1上，且散热段设置于散热鳍片组2中。散热风扇4固定于散热鳍片组2上。导热硅脂设置于底座本体1与CPU之间。以及固定组件用以将底座本体1固定于CPU的上方。在其它实施例中，散热器可以不设置散热风扇，也可以设置多个。

在本实用新型的一实施方式中，如图10所示，散热器还包括：散热部6、吸热部5以及管道部。散热部6上设有进水口和出水口。吸热部5上设有进水口和出水口，吸热部5的内部设有水泵，且吸热部5设置于底座本体1上方。以及管道部包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道的一端分别连接散热部6的进水口和出水口，且第一管道和第二管道的另一端分别连接吸热部5的出水口和进水口，在水泵的作用下，冷却液在散热部6、管道部和吸热部5之间循环流动。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影面积小于CPU的顶部面积。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态为圆形。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态为椭圆形。

如图19所示，在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的投影形态为多边形。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111部分的剖面轮廓线为直线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111部分的剖面轮廓线为弧线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111部分的剖面轮廓线为折线。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至254mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至177mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至113mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至79mm²。

在本实用新型的一实施方式中，凸起结构11的平缓区域111的面积为20mm²至50mm²。

其物理特征是，任一凸起结构11均包括一平缓区域111和与之对应的坡度区域112，平缓区域111位于凸起结构11内部区域，坡度区域112位于平缓区域111外围。在平缓区域111内，区域中心点高度大于或等于区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，平缓区域111内任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值小于相应坡度区域112任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值。因为是一个凸起结构11顶部区域，因此在与CPU表面抵接时会形成较大的压强，又平缓区域111内单位水平距离内的高度变化小于坡度区域112，因此平缓区域111内的压强变化小于外围坡度区域112。图11显示了本专利技术三个实施例的平缓区域形态特征。

在实际应用中，通过深入研究，发现了现实中CPU表面形态存在的差异，结合CPU的内、外部结构特征、发热机理以及技术发展趋势，利用大量实验样本的实测数据交叉比对分析了不同散热器底部形态与不同表面特征CPU的适配性能测试结果，开创性地设计出了具有稳定高压强区域的全新散热器底座底部设计结构，具体说明如下。

本实用新型注意到，无论是CPU芯片发热在其表面形成的温度梯度特征，还是测量CPU表面形态的凸凹形变特征，均存在一个特定区域范围，而两种类型的区域范围具有较高的重合性。因此在散热器的底座底部针对其所对应的CPU内部芯片位置所对应的区域(高热流密度区域)设计特定面积的凸起的平缓区域111，可更好适配不同表面形态CPU而形成的较高压强且较稳定的区域，在这个区域内压强较大但压强变化较小，在该区域外为坡度区域112其特征则是压强较小且变化较大。该设计实现了在具有一定设定面积的凸起的平缓区域111范围内，在适配不同形态CPU时，均可在其预设面积的范围内形成相近的压强特征，进而得到相近的介面材料厚度δ，也就获得了相近的接触热阻，与现有技术相比可以获得更为一致的散热性能表现。其次，由于凸起结构的特点，平缓区域111的压强较大，且面积可以通过平缓区域111的设置获得保证，因此可以在确定范围内得到更小的平均介面材料厚度δ，也就获得了平均更小的接触热阻，同时由于凸起的平缓区域111所对应的是CPU表面的高热流密度区域，因此可以获得更好的散热效果。

本实用新型的优点和性能表现主要从两个维度呈现：

1、能够在某一种或某几种表面形态的CPU上获得比现有技术更一致且更稳定的性能表现；

2、能够在某一种或某几种表面形态的CPU上获得比现有技术更好的综合性能表现。

本实用新型上述优点和性能将通过以下某一具体实施例测试分析来说明：

(1)三种顶面形态的CPU样本：X是某型号CPU，超频功耗可达280w。本实用新型随机选定11块该规格CPU，经检测发现其表面形态为微凹、平面度较高、微凸的分别是3块、1块、7块；从其中各取一块作为该测试中所用的CPU；

(2)样品更换不同底部形态的底座：该验证中共有6个热管鳍片组，分为两个样本组，分别记为#1、#2、#3热管鳍片组，以及#4、#5、#6热管鳍片组；每次更换散热器底座时热管鳍片组不做任何变化。各个热管鳍片组及其所配底座的组合如表2所示：

表2：六个热管鳍片组及其所配铜底的搭配组合

表中，A_stp是指本实用新型所述底座凸起结构11的平缓区域111的投影面积。

以#1热管鳍片组为例，初始为焊接平面底，测试完成后，把平面底退焊，焊接A_stp＝177mm²的底座；重复上述动作更换A_stp＝113mm²底座和A_stp＝254mm²底座；其它五个样品也按照这个方法进行更换底座操作并测试，得到代表不同平缓区域111面积的样品及测试数据；

(3)测试条件：每次得到不同底座的样品后，对其在三种表面形态的CPU上进行测试，测试设备自始至终都保持严格的统一的设置，实验环境温度控制在23～25℃；测试采用统一规格的导热硅脂、热导管、散热鳍片组、底座材质和一致的加工组装工艺，且保证扣具压力值一致。

下面结合测试数据和图表，来说明本实用新型的优点。

首先，本实用新型是在开创性地研究CPU表面形态和散热器底座底部适配关系的基础上取得的，因此，对比现有技术，它的应用能使散热器在适配不同表面形态的CPU时，获得更稳定且一致性更高的散热性能，因此可以极大提升产品的可靠性。

表3是三个样本组在微凹表面CPU上的性能表现，三个样本组分别是平面底样本组、锥凸底样本组、本实用新型A_stp＝50mm²的样本组；每个样本组都有3个样品，平均性能为这三个样品测试性能的平均值，用标准差和极差两个指标来表征样本组内样品的离散特征和性能一致性。由数据可知，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组，在适配微凹表面CPU的性能测试中获得了更稳定且一致性更高的散热性能，同时从平均性能表现来看，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组也优于两种现有技术。

表3：三个样本组在微凹CPU上的性能表现(测试使用B硅脂)

表4是三个样本组在平面度较高CPU上的性能表现，由数据可知，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组，在适配平面度较高CPU的性能测试中获得了更稳定且一致性更高的散热性能，同时从平均性能表现来看，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组也优于两种现有技术。

表4：三个样本组在平面度较高CPU上的性能表现(测试使用B硅脂)

表5是三个样本组在微凸表面CPU上的性能表现，由数据可知，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组，在适配微凸表面CPU的性能测试中获得了更稳定且一致性更高的散热性能，同时从平均性能表现来看，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组也优于两种现有技术。

表5：三个样本组在微凸表面CPU上的性能表现(测试使用B硅脂)

综合表3、表4、表5的内容，由数据可知，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组，在适配微凹表面CPU、平面度较高CPU、微凸表面CPU的性能测试中都获得了更稳定且一致性更高的散热性能，同时从平均性能表现来看，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组也优于两种现有技术。

表6是三个样本组在三种CPU上的性能表现，由数据可知，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组，在适配三种不同表面形态CPU的性能测试中获得了更稳定且一致性更高的散热性能，同时从样本组在三种表面形态CPU上的平均性能表现来看，本实用新型A_stp＝50mm²的样本组也优于两种现有技术。

表6：三个样本组在三种CPU上的性能表现汇总(测试使用B硅脂)

其次，本实用新型考虑到了CPU的多核、多线程、高性能、CPU发热带(DIE)更高的功率密度这样一个发展趋势，开创性地对CPU核心发热带(DIE)对应的散热器底座底部区域进行针对性地设计，因而也可以获得更低的热阻和更好的散热效能。

图12是#2热管鳍片组配四种底，在微凹表面CPU上的性能测试数据，这四种底分别是：平面底座、本实用新型A_stp＝254mm²的底座、本实用新型A_stp＝177mm²的底座、本实用新型A_stp＝113mm²的底座；由数据可知，在微凹表面CPU上，本实用新型的三种具有平缓区域111的凸起结构11的底座，都获得了比现有技术平面底更好的散热效能。

图13是#2热管鳍片组配四种底座，在平面度较好的CPU上的性能表现；由数据可知，在平面度较好的CPU，本实用新型的三种具有平缓区域111的凸起结构11的底座，也都获得了比现有技术平面底更好的散热效能。

图14是#2热管鳍片组配四种底座，在微凸表面CPU上的性能表现；由数据可知，在微凸表面CPU上，本实用新型A_stp＝254mm²的底获得了比现有技术平面底更好的散热效能。

与上面类似，图15、图16、图17分别是#4模组配四种底座，在微凹表面CPU、平面度较好的CPU、微凸表面CPU上的性能表现，这四种底分别是：锥凸底座、本实用新型A_stp＝79mm²的底座、本实用新型A_stp＝50mm²的底座、本实用新型A_stp＝20mm²的底座；由测试数据可知，在这三种表面形态的CPU上，本实用新型的三种具有平缓区域111的凸起结构11的底座也都获得了比现有技术锥凸底更好的散热效能。

综上，本实用新型的底座本体1底部具有至少一个凸起结构11，且凸起结构11包括凸起的平缓区域111和坡度区域112，整体与CPU表面相抵接，凸起结构11的平缓区域111与坡度区域112相比，具有相对高的压强且压强相对稳定，且本实用新型并不限定凸起结构的数量。

并且在电子设备散热行业内或其他行业内，只要是涉及散热问题，都可以使用本实用新型所限定的底座本体1的结构对设备进行散热，从而极大地提升散热效率和产品性能的一致性及可靠性。

总之，本实用新型的散热器底座及散热器，结构简单合理，可以更好地适配不同表面形态的CPU，减少接触热阻，能够将CPU产生的热量进行高效散热，提高了散热效率，且可以获得更稳定且一致性更高的散热性能，极大地提升了产品的可靠性。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (25)

1.一种散热器底座，包括底座本体，所述底座本体的底部具有至少一个凸起结构，且所述底座本体的底部与CPU的顶部相抵接，其特征在于，每个所述凸起结构均包括具有凸起的平缓区域和位于凸起的平缓区域外围的坡度区域；

所述凸起结构的平缓区域与所述CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

2.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域位于所述凸起结构的内部区域，且所述坡度区域投影位于所述平缓区域投影的两侧、三侧或四周。

3.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的所述平缓区域的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，所述平缓区域内任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值小于相应所述坡度区域任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值。

4.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域中心与所述CPU的顶部高热流密度区域中心相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

5.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域中心与所述CPU的顶部高热流密度区域中心的相近位置相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

6.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的投影面积小于所述CPU的顶部面积。

7.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的投影形态包括：圆形、椭圆形或多边形。

8.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域部分的剖面轮廓线包括：直线、弧线或折线。

9.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至254mm²。

10.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至177mm²。

11.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至113mm²。

12.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至79mm²。

13.如权利要求1所述的散热器底座，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至50mm²。

14.一种散热器，用以对CPU进行散热，所述散热器包括底座本体，所述底座本体的底部具有至少一个凸起结构，且所述底座本体的底部与CPU的顶部相抵接，其特征在于，每个所述凸起结构均包括具有凸起的平缓区域和位于凸起的平缓区域外围的坡度区域；

所述凸起结构的平缓区域与所述CPU的顶部高热流密度区域相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

15.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，所述凸起结构的所述平缓区域位于所述凸起结构的内部区域，坡度区域投影位于平缓区域投影的两侧、三侧或四周。

16.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，所述凸起结构的所述平缓区域的几何中心点高度大于或等于该区域边缘的高度，且通过该几何中心点任一剖面的水平方向任意一侧轮廓线上，所述平缓区域内任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值小于相应所述坡度区域任一局部范围单位水平距离所对应的垂直高度差值的绝对值。

17.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域中心与所述CPU的顶部高热流密度区域中心相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

18.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域中心与所述CPU的顶部高热流密度区域中心的相近位置相抵接，与所述坡度区域相比，形成具有相对高压强且压强相对稳定的区域。

19.如权利要求14所述散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的投影形态包括：圆形、椭圆形或多边形。

20.如权利要求14所述散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的剖面轮廓线包括：直线、弧线或折线。

21.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的投影面积小于所述CPU的顶部面积。

22.如权利要求14所述散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至254mm²。

23.如权利要求14所述散热器，其特征在于，所述凸起结构的平缓区域的面积为20mm²至50mm²。

24.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，还包括：

散热鳍片组，设置于远离所述底座本体的一端；

热管组，包括至少一根热管，所述热管包括吸热段和散热段，所述吸热段设置于所述底座本体上，且所述散热段设置于所述散热鳍片组中；以及

固定组件，用以将所述底座本体固定于所述CPU的上方。

25.如权利要求14所述的散热器，其特征在于，还包括：

散热部，所述散热部上设有进水口和出水口；

吸热部，所述吸热部上设有进水口和出水口，所述吸热部的内部设有水泵，且所述吸热部设置于所述底座本体一端；以及

管道部，所述管道部包括第一管道和第二管道，所述第一管道和所述第二管道的一端分别连接所述散热部的进水口和出水口，且所述第一管道和所述第二管道的另一端分别连接所述吸热部的出水口和进水口，在所述水泵的作用下，冷却液在所述散热部、所述管道部和所述吸热部之间循环流动。

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