CN2501282Y - 刀削式鳍片散热器 - Google Patents

Abstract

一种刀削式鳍片散热器,包括一底座和设置在底座上的多数散热鳍片,其特征在于:该鳍片是排列整齐呈鳍片状,且是呈弯弧状,各鳍片间距较小,且该鳍片末端与底座呈垂直而不往前倾。本实用新型的刀削式鳍片散热器的鳍片高度厚度比以及散热鳍片的间距并无习知铝挤型散热器般的限制,藉以可增加鳍片的单位数量与高厚比值,进而提升散热器的散热能力。

Description

刀削式鳍片散热器

(一)技术领域

本实用新型涉及一种散热器，尤指一种可应用于空调、汽车、电子等产业的刀削式鳍片散热器。

(二)背景技术

习知散热器的制造方法主要是以挤制成型方式制成如图1所示的鳍片，或经挤制后再以车削方式制成如图2所示的干支式鳍片。另外，亦有用嵌合、焊接等加工技术，将鳍片粘接于基板之上，以制成类似图1及图2所示的散热器。

其中，如图1所示由铝料挤制成型的散热器，由于其制作过程是将铝料在高温呈熔融状态下再经挤压出模具成型，如鳍片的高度(H)与厚度(t)比值过大时，则鳍片容易发生变形，同时，如其比值过高且以直接挤制成型方式制做，则容易因挤压材料的压力过大，而使模具的耐久性变差。因此，以习知挤制成型技术所制成的散热器鳍片高度(H)与厚度(t)比值其上限约为20，同时，因高度(H)与厚度(t)的比值限制，间接亦使鳍片的间距(s)与高度比值也受到限制，因此在散热器大小尺寸有限的前提下所能制作出的鳍片数受到限制，同时也限制了产品的散热能力。例如，以高度为25mm的鳍片为例，在50mm×50mm的底座上，铝挤制方式鳍片的最低厚度(t)可做到约1mm，同时鳍片的间距(s)也受此一高厚比的限制而约为2mm，因此能制成的鳍片数量约为20片，进而限制了散热器散热鳍片的数量，使散热器的散热能力受到限制。虽然可运用嵌合或焊接技术解决此一问题，但其制作过程复杂且造价昂贵，因此并不被市场所大量采用，且，以焊接或嵌合方式制成的鳍片，其中鳍片与基材间会有应力、接触阻抗的问题，因此亦相对降低了散热器的散热能力。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种刀削式鳍片散热器，并无习知铝挤型散热器的鳍片的高度与厚度比值所受的限制，藉以可增加鳍片的单位数量与高厚比值，进而提高该散热器的散热能力。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种刀削式鳍片散热器，包括一底座和设置在底座上的多数散热鳍片，其特征在于：该鳍片是排列整齐呈鳍片状，且是呈弯弧状，各鳍片间距较小，且该鳍片末端与底座呈垂直而不往前倾。

所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该鳍片排列成数排，每排每片鳍片相互交错排列。

所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该鳍片的宽度与厚度尺寸相当，且每排每片鳍片相互交错。

所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：在底座外再附设高导热材料的底座。

所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该高导热材料的底座为铜底座。

本实用新型提供一种刀削式鳍片散热器，可以刀具切削加工方式制做散热器的鳍片，藉由控制胚料夹持角度以及刀具在三维方向的加工进给量，而可刨削出本实用新型呈鳍片状的散热片。本实用新型的鳍片间的间距不受到限制，因此在相同散热器底座面积下，能制做的鳍片的数目较之习知技术相对增加，此外，本实用新型亦同时解决鳍片高度(H)与厚度(t)比值受限的问题，可以产生较薄较高的散热鳍片，因此，本实用新型的散热器可大量增加散热表面积，达到更好的散热效果。

(四)附图说明

图1是习知铝挤制片状鳍片散热器立体图。

图2是习知干支状鳍片散热器的立体图。

图3是本实用新型刀削式鳍片散热器的挤型胚料图。

图4A是本实用新型刀削式鳍片散热器加工进给方法示意图，图4B是图4A的局部放大图。

图5是本实用新型刀具形状示意图。

图6是本实用新型刀削式鳍片散热器外观图。

图7是本实用新型底部为高导热材料底座的刀削式鳍片散热器外观图。

图8是本实用新型交错型刀削式鳍片散热器的外观图。

图9是本实用新型干支状刀削式鳍片散热器外观图。

图10是本实用新型交错型干支状刀削式鳍片散热器外观图。

图11是本实用新型与散热风扇的结构分解图。

图12是本实用新型与散热风扇的组合剖视图。

(五)具体实施方式

本实用新型的刀削式鳍片散热器3，如图6所示，，包括一底座32和设置在底座32上的多数散热鳍片31，该鳍片31是排列整齐呈鳍片状，且是呈弯弧状，各鳍片31间距较小，且该鳍片31末端311与底座32呈垂直而不往前倾。本实用新型的刀削式鳍片散热器3的鳍片31高度H与厚度t以及散热鳍片的间距S并无习知铝挤型散热器般的限制，藉以可增加鳍片的单位数量与高厚比值，进而提升散热器的散热能力。

本实用新型主要是利用金属切削加工技术，而以刨切的方式制成鳍片31，其制程技术首先将金属材料加工成如图3所示的胚料1形状，此胚料1可以用挤制方式或简单金属切削方式制成，加工过程中刀具2进给方法如图4所示，先将此胚料1以夹具固定与水平面呈一倾斜角度BO，该倾斜角度BO依据实际加工的需要而以1°～15°为宜，其次，再以刀具2进行水平方向的切削，刀具2的设计是如图5所示的形状，其切削面21呈现一弧形，以使在切削过程中，鳍片31沿刀具2进给方向贴着刀面成长，最后形成如图6所示的弧形鳍片散热器。散热器3上鳍片31与鳍片31的间距S以及鳍片31的厚度t可透过加工时刀具2进给量控制来达成，在加工完成一片鳍片31后，每次刀具2往水平方向的进给量f、垂直方向向下进给量c、成品散热鳍片31与鳍片31间的间距S及胚料1加工固定倾斜角BO的关系如下：

f＝scos(BO)

c＝ssin(BO)

加工过程中所产生的鳍片31会因剪应力而产生挤压，使得鳍片31弧形长度与胚料1加工过程中刀具2在X轴切削胚料1的行程CL并不相等，成品散热鳍片2的厚度t与加工垂直方向进给量c需要满足以下关系：

t＝c/cp

其中cp为材料切削挤压系数，其定义为鳍片31的弧形长度比胚料1加工过程中刀具在X轴切削胚料1的行程CL，通过知道材料切削的挤压系数及垂直方向刀具2的进给量可以控制成品散热鳍片31的厚度t。

如图4所示，上述的加工技术，刀具2在Z轴进给量随加工机的精度而控制，因此本技术产生鳍片31的厚度t并无限制，而鳍片31的宽度与长度则可由胚料1条块的宽度W及高度d来决定；其中，胚料1条块的高度d，如图3所示，其高度d的设计与X轴切削行程CL关系，如图4所示，必须满足以下关系：

d＝CLsin(BO)

其次，刀具2设计则如图5所示，刀具2的前缘切削面21为一弧形设计，此弧形为半径R的圆周之一部分，其刀缘角RQ则用以决定切削后鳍片31与散热器3底座32所呈的角度，其大约介于10°～60°之间，此一角度除可增加在相同高度限制下鳍片31的长度外，同时亦影响风扇下吹时的风量与风阻；刀具2在切削面21弧形后则接着一直线与垂直轴成角度BO以使切削后的鳍片3的末端与散热器底座32呈垂直而不往前倾以减少风阻增加散热效果；刀具2下平面则与水平面成夹角RS，其约介于2°～15°之间，其可有利切削过程中刀具2的进退刀。

以下说明本实用新型刀削式鳍片散热器及其加工方法的较佳应用例。

热交换器其散热量Q、流经散热片气体温度与散热片表面温度ΔT、热交换器全部散热片的传热表面积总合A，流经散热片间气体的热对流是数h的关系式为：

Q＝hAΔT

习知的散热片热交换器其构造如图1与图2，如前面所述，受限于铝挤制的技术限制，其散热总表面积A有其限制。运用本实用新型的金属切削技术，其鳍片式散热器成品如图6所示，可使得鳍片31的相隔间距低于传统散热器鳍片的间距，以50mm×50mm的底座32面积来说，若鳍片31高度为25mm，传统的鳍片约只有20片鳍片，运用本实用新型技术制成的鳍片31若厚度为0.5mm，在相同面积底座32上，鳍片3数量则可高达30根以上，所获得的散热总面积A为传统式散热片的1.5倍以上。

再就单一鳍片31而言，其散热能力q与鳍片长度L、厚度t约呈下面关系：

q∝tanh mL

其中 ，k为材料的热传导系数，tanh(X)为递增函数，因此，对上式而言，鳍片31的散热能力与厚度t成反比而与长度L成正比。以鳍片31高度为25mm而言，传统式的铝挤制散热器鳍片厚度约为1mm，本实用新型的散热鳍片31厚度可加工至0.3mm甚至更薄，因此就同样高度的散热鳍片而言，本实用新型所制做的鳍片31为弧形，鳍片31的长度大于习知技术所制成的散热鳍片，同时本实用新型所制做的散热器单一鳍片31散热量也比传统式散热鳍片为高。

另外，本实用新型亦可在散热器3的结构再加上不同高导热材料的底座4，如铜等，如图7所示，如此利用热传系数高的底座4与热源接触，再配合本实用新型所制做而成的高散热能力刀削式鳍片散热器，可达到更大的散热效果。

除上述散热鳍片为整齐排列的散热器外，本实用新型亦可轻易制做出散热鳍片31为相互交错的排列方式，如图8所示，其制做过程可先加工切削出如图所示的第1、3排(ROW1)(ROW3)的散热鳍片31，再将刀具2移动至第2，4排ROW2，ROW4，切削出第2，4排(ROW2)(ROW4)的散热鳍片31，接着将刀具移回第1，3排(ROW1)(ROW3)位置，如此重复动作可完成如图8所示的交错型鳍片散热器，上为习知铝挤制方式无法达成的鳍片型式，此种散热器能加强扰流的程度，增加对流热传系数h，提高散热能力。

对于习知技术利用铝挤制然后再以车削方式制成如第2图所示的干支式鳍片散热器，本实用新型亦可以利用如图9所示的加工方式达成，此方法为在胚料1挤制时，即将胚料1的宽度W设计成与最后刨切时鳍片31的厚度t相当的尺寸，如此加工出来的鳍片31其宽度W与厚度t可约略相等，即形成干支式的散热器。除图9的干支式鳍片散热器外，亦可加工成如图10所示交错型干支式鳍片散热器，此仅需先将如图中第1，3，5，7排(ROW1)(ROW3)(ROW5)(ROW7)鳍片31加工完成后，再将胚料1反方向固定夹持继续加工第2，4，6，8排(ROW2)(ROW4)(ROW6)(ROW8)的鳍片31，使1，3，5，7排(ROW1)(ROW3)(ROW5)(ROW7)与2，4，6，8排(ROW2)(ROW4)(ROW6)(ROW8)的鳍片31方向呈交错，形成如图10所示的散热器。

最后，请同时配合参看图11及图12所示，为本实用新型设计的散热器的实际应用于散热风扇的实例图，尤指一种应用于电脑中央处理器CPU的散热风扇；其中该散热风扇具有一风扇架5，一风扇6是固定于该风扇架5上，而本实用新型散热器3则设于该风扇架5下方，而固定于风扇6的底缘，藉由风扇6向下的风向，使空气经由散热器3的数量多且较长、较薄的鳍片31，而可有效提高其散热效率。至于，本实用新型的应用并不仅限于电脑，凡空调、汽车等各种产品，大凡需应用散热装置，均符合本实用新型散热器3的使用。

综合以上所述，本实用新型所提供的刀削式鳍片散热器，其确已提供了较习知以铝挤型方式或者焊接、嵌合方式所制成的同类产品，更具备有实质的功效增进，大幅提高了散热器本身散热的能力，而在相同单位面积的胚料上，提供更多、更长及更薄的鳍片，加以同时可制作成各种交错型或干支型鳍片的型式，使其散热能力更为增加，而提高了产品的附加价值。

Claims (5)

1、一种刀削式鳍片散热器，包括一底座和设置在底座上的多数散热鳍片，其特征在于：该鳍片是排列整齐呈鳍片状，且是呈弯弧状，各鳍片间距较小，且该鳍片末端与底座呈垂直而不往前倾。

2、如权利要求1所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该鳍片排列成数排，每排每片鳍片相互交错排列。

3、如权利要求1所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该鳍片的宽度与厚度尺寸相当，且每排每片鳍片相互交错。

4、如权利要求1所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：在底座外再附设高导热材料的底座。

5、如权利要求4所述的刀削式鳍片散热器，其特征在于：该高导热材料的底座为铜底座。

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