專利名稱：包括多個散熱片和用于送風的風扇的冷卻裝置以及其上安裝有該冷卻裝置的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于冷卻發(fā)熱部件，例如半導體組件的冷卻裝置以及其上安裝有該冷卻裝置的電子設備。
該散熱器包括有空氣通道，由電動風扇供應的空氣流動穿過該通道，還包括有多個布置在該空氣通道中的散熱片。已知的散熱片示例包括例如在“日本專利申請KOKAI公開No.10-104375”中所披露的條形或柱形散熱片以及沿著空氣流動方向延伸的平板形散熱片。條形或柱形散熱片以矩陣形式布置，空氣在彼此相鄰設置的散熱片之間彎彎曲曲地流動；板狀散熱片彼此平行地間隔設置，空氣在彼此相鄰設置的散熱片之間筆直地流動。
另外，由于條形或柱形散熱器相互獨立，所以導熱面積較小，并且不能避免散熱片的根部和頂端部分之間的溫度差的增加。因此，代表散熱片的散熱能力的散熱片效率降低。散熱片效率表示散熱片的實際發(fā)熱量與通過假定散熱片的整體溫度等于根部的溫度而獲得的發(fā)熱量的比值。散熱片效率差的散熱片的散熱能力較低。
平板狀散熱片沿著氣流方向延伸。因此，導熱面積增加，并且散熱片效率與條形或柱形散熱片相比增加了。但是，在平板狀散熱片中，由于空氣沿著散熱片流動，所以氣流不能被完全擴散。因此，尤其在氣流量較小時，熱交換效率降低。
因此，在傳統(tǒng)的散熱片中，傳導給散熱器的微處理器的熱量不能被有效地釋放，這樣就會出現(xiàn)微處理器的冷卻能力變得不充分的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種其上安裝有該冷卻裝置的電子設備。
為了實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明的第一個方面，提供了一種冷卻裝置，該冷卻裝置包括供應空氣的風扇；以及接收由風扇提供的空氣的散熱器。所述散熱器包括一個與發(fā)熱部件熱連接的底座；以及多個散熱片，這些散熱片從該底座中伸出，沿著氣流方向延伸并且間隔地布置。這些散熱片包括多個在相對于底座一側上的其端部中的朝著底座切開的溝槽，這些溝槽沿著散熱片的縱向間隔地布置。
根據該結構，由于散熱片沿著氣流方向延伸，所以導熱面積增加了。因此，與底座相連的散熱片的根部和其端部之間的溫度差減小了，散熱片的散熱能力提高了。另外，由于在散熱片的端部中布置有多個溝槽，所以頂端部分形成有凹處/凸起。因此，在這些散熱片之間通過的空氣接觸這些凹處/凸起，并且氣流在與散熱片的端部對應的位置處形成紊流。因此，該空氣流向并均勻地接觸散熱片端部的凹處/凸起，從而在空氣與散熱片之間能夠有效地進行熱交換。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在下面的說明書中進行陳述，并且在某種程度上，這些目的和優(yōu)點從說明書中可以明顯看出，或者可以通過本發(fā)明的實踐來認識到。可以通過在下面所具體指出的裝置和組合來實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


圖1為根據本發(fā)明的第一實施例的便攜式計算機的透視圖；圖2為便攜式計算機的剖視圖，顯示出在本發(fā)明的第一實施例中外殼和冷卻裝置之間的位置關系；圖3為沿著圖2的直線F3-F3剖開的剖視圖；圖4為散熱器的透視圖，顯示出在本發(fā)明的第一實施例中的散熱片的形狀；圖5為散熱器的側視圖，顯示出在本發(fā)明的第一實施例中的散熱片的形狀；圖6為散熱器的透視圖，顯示出在本發(fā)明的第二實施例中的散熱片的形狀；圖7為散熱器的側視圖，顯示出在本發(fā)明的第三實施例中的散熱片的形狀；圖8為散熱器的側視圖，顯示出在本發(fā)明的第四實施例中的散熱片的形狀。
圖1顯示出作為電子設備的便攜式計算機1。該便攜式計算機1包括計算機主體2和由該計算機主體2支承的顯示裝置3。
主體2包括外殼4。該外殼4為扁平盒形，它包括有底壁4a、上壁4b、前壁4c、左右側壁4d以及后壁4e。外殼4的上壁4b包括手撐5和鍵盤附著部分6。手撐5設置在外殼4的前端。鍵盤附著部分6設置在手撐5的后面。鍵盤7設置在鍵盤附著部分6中。
顯示裝置3包括顯示外殼9和裝在該顯示外殼9中的液晶顯示面板10。顯示外殼9通過鉸鏈(未示出)連接在外殼4的后端上，從而該外殼可以轉動。液晶顯示面板10具有用于顯示圖像的顯示屏10a。該顯示屏10a通過形成在顯示外殼9的前表面上的開口11暴露給外面。
如圖2和3所示，外殼4內裝有印刷線路板13。該印刷線路板13與外殼4的底壁4a平行地設置。該印刷線路板13具有與外殼4的上壁4b和鍵盤7相對設置的上表面13a。半導體組件14、電源裝置17和芯片18安裝在印刷線路板13的上表面13a上。
半導體組件14構成發(fā)熱部件，設置在外殼4的后部的左端處。該半導體組件14包括底板15和焊接在該底板15的上表面上的IC芯片16。該IC芯片16在工作期間會產生出非常多的熱量，并且必須進行冷卻以便保持工作穩(wěn)定。
另外，外殼4內裝有用來冷卻半導體組件14的冷卻裝置20。該冷卻裝置20包括散熱器21和電動風扇22。散熱器21和電動風扇22相互形成為一整體，并且設置在由外殼4的左側壁4d和后壁4e所確定的角落中。
散熱器21由導熱性優(yōu)異的金屬材料，例如鋁合金構成。該散熱器21為沿著外殼4的寬度方向延伸的扁平盒形。該散熱器21由底座23和頂板24構成。底座23具有底板25和從該底板25的前邊緣和后邊緣升起的側板26a和26b。頂板24固定在側板26a和26b的上端的上方，并且相對于底板25設置。
在底座23和頂板24之間形成有空氣通道29。該空氣通道29沿著外殼4的寬度方向延伸，并且在其下游端具有出口30。出口30相對于形成在外殼4的左側壁4d上的排氣口31設置。另外，該空氣通道29包括沿著前側板26a延伸的第一供氣區(qū)域29a以及沿著后側板26b延伸的第二供氣區(qū)域。
散熱器21的底座23固定在印刷線路板13的上表面13a上。底座23的底板25相對于印刷線路板13的上表面13a設置。底板25的下表面形成一個平坦的熱接收部分32。該熱接收部分32設置在與空氣通道29相對的位置處。該熱接收部分32與半導體組件14的IC芯片16熱連接。
如圖2至4中所示，電動風扇22包括風扇罩34和離心式葉輪35。該風扇罩34與散熱器21一體地形成，并且設置在空氣通道29的上游端。風扇罩34為中空盒子形，其包括上表面34a和底面34b。上表面34a與散熱器21的頂板24相連。底面34b與散熱器21的底座23相連。
風扇罩34包括第一和第二入口36和38。第一入口36開口在風扇罩34的上表面34a上。第二入口38開口在風扇罩34的底面34b上。第二入口38正好設置在第一入口36的下方。
葉輪35以轉動軸線01垂直設置的方式安裝在風扇罩34中。該葉輪35設置在第一入口36和第二入口38之間，并且設置在空氣通道29的上游端中。當半導體組件14的溫度達到預定值時，葉輪35在扁平馬達29的作用下轉動。當葉輪35轉動時，外殼4中的空氣通過第一和第二入口36和38被吸進葉輪35的轉動中心部分。該空氣在離心力的作用下從葉輪35的外圓周部分排進空氣通道29的上游端。
根據第一實施例，葉輪35如圖2中的箭頭所示沿著逆時針方向旋轉。因此，當從底座23的前側板26a的方向觀看該葉輪35時，該葉輪35沿著遠離出口30的方向旋轉。相反，當從底座23的后側板26b觀看該葉輪35時，該葉輪35朝著出口30旋轉。
因此，從葉輪35的外圓周部分被排出的大量空氣沿著風扇罩34的內表面被引導到后側板26b上，并且流進第二供氣區(qū)域29b。因此，流過第二供氣區(qū)域29b的空氣量大于流過第一供氣區(qū)域29a的空氣量。因此，流過空氣通道29的空氣的氣流量分布產生偏差。
如圖3至5中所示，底座23的底板25包括第一扁平導向表面41。該導向表面41暴露于空氣通道29。多個散熱片42一體地形成在導向表面41上。這些散熱片42為細長的平板形狀，它們從葉輪35的外圓周部分朝著出口30筆直地延伸，并且設置在空氣通道29中。這些散熱片42從導向表面41向上伸出，并且在空氣通道29中彼此平行地間隔布置。
每個散熱片42包括與底座23相連的根部43a和位于與該根部43a相對的一端上的端部43b。根部43a從葉輪35的外圓周部分朝著出口30連續(xù)地延伸。端部43b的上邊緣相對于頂板24設置。
每個散熱片42在端部43b中具有多個溝槽44。這些溝槽是從端部43b的上邊緣朝著每個根部43a的豎直切口，并且沿著散熱片42的縱向間隔布置。這些溝槽44具有底部44a。每個溝槽44的底部44a設置在導向表面41的上方對應于根部43a的高度的位置處。導向表面41離每個溝槽44的底部44a的高度尺寸h1優(yōu)選為h1＝(0.3至0.9)H，其中H表示散熱片42的整體高度尺寸。高度尺寸h1在所有溝槽44中是相等的。換句話說，所有溝槽44具有相等的溝槽深度D。
對于溝槽44而言，在彼此相鄰設置的溝槽44之間形成有多個凸起45。如圖4和5中所示，凸起45為條形，并且從根部43a的上端向上凸起。所有凸起45具有相等的凸起高度h2。這些凸起45沿著散熱片42的縱向以預定間距布置成一排。因此，散熱片42在頂端部分43b中具有大量的凹處/凸起46，并且這些凹處/凸起46在散熱片42的整個長度上延伸。
在該結構中，半導體組件14的IC芯片16在便攜式計算機1工作期間發(fā)熱。IC芯片16的熱量被傳導給散熱器21的熱接收部分32，隨后通過熱傳導在底座23和頂板24中擴散。
當半導體組件14的溫度達到預定值時，電動風扇22的葉輪35旋轉。從而，外殼4內的空氣通過風扇罩34的第一和第二入口36和38被吸進葉輪35的轉動中心部分。被吸進的空氣在離心力的作用下從葉輪35的外圓周部分排放到空氣通道29的上游端，并且在空氣通道29中朝向下游流動。
流過空氣通道29的空氣如圖2中的箭頭所示一樣流過散熱片42，并且在該流動過程中使吸收了IC芯片16的熱量的散熱器21冷卻。IC芯片16傳遞給散熱器21的熱量通過與空氣的熱交換被帶走。通過熱交換而被加熱的空氣從空氣通道29的出口30穿過排氣口31排放到外殼4的外面。
根據上述結構，流過空氣通道29的空氣接觸散熱片42，并且?guī)ё逫C芯片16傳遞給散熱器21的熱量。在該情況中，由于散熱片42的根部43a沿著空氣的流動方向延伸，所以熱傳導面積較大。因此，從底座23傳導出的IC芯片16的熱量可以有效地在大范圍內擴散，并且每個根部43a的溫度分布變得相等。因此，表示散熱片42的散熱能力的散熱片效率增加。
另外，由于溝槽44和凸起45在每個散熱片42的端部43b中交替布置，所以端部43b具有一種包含大量凹處/凸起46的形狀。因此，空氣通道29中的空氣彎彎曲曲地流過這些凹槽/凸起46，并且這種空氣流動產生紊流。換句話說，散熱片42的端部43b在空氣通道29中遠離根部43a的位置處形成紊流產生區(qū)域。流過該紊流產生區(qū)域的空氣形成一被擴散開以均勻地接觸散熱片42的凹處/凸起46的紊流。因此，在空氣和散熱片42的端部43b之間有效地進行熱交換。
如上所述，IC芯片16傳遞給散熱片42的熱量可以有效地從散熱片42的根部43a和端部43b中釋放出來。因此，提高了該半導體組件14的冷卻能力。即使在半導體組件14被以最大的功率驅動的應用模式中，也能夠適當地保持該半導體14的工作環(huán)境溫度。
另外，本發(fā)明并不限于第一實施例。圖6顯示出本發(fā)明的第二實施例。
該第二實施例與第一實施例的不同之處在于，散熱片42的端部43b的形狀根據流過空氣通道29的空氣的氣流量分布而變化。冷卻裝置20的其它基本結構類似于第一實施例的那些結構。因此，在第二實施例中，與第一實施例相同的組成部件用相同的參考標號表示，并且其說明被省略。
如圖6所示，散熱片42設置在空氣通道29的第一和第二供氣區(qū)域29a和29b中。設置在具有小氣流量的第一供氣區(qū)域29a中的散熱片42包括多個溝槽44和凸起45，這些溝槽44和凸起45位于一從端部43b的下游端延伸到上游的恒定區(qū)域的上方。
這些溝槽44分成三組A1、A2和A3，它們的相對每個底部44a的深度尺寸彼此不同。組A1的溝槽44設置在散熱片42的下游端中。組A2的溝槽44設置在組A1的溝槽44的上游側，組A3的溝槽44設置在組A2的溝槽44的上游側。這些組A1至A3的溝槽44的深度尺寸D從散熱片42的下游組朝著上游組逐級地減小變化。換句話說，底座23的導向表面41離每組中的溝槽44的底部44a的高度尺寸h1從散熱片42的下游組朝著上游組逐級地增加變化。
因此，設置在第一供氣區(qū)域29a中的散熱片42的凹處/凸起46從散熱器42的下游朝著上游逐級地變化。
另外，散熱片42的溝槽44和凸起45的數目從第一供氣區(qū)域29a中的散熱片42朝著第二供氣區(qū)域29b中的散熱片42逐級地減小。因此，設置在具有大的氣流量的第二供氣區(qū)域29b中的散熱片42只在端部43b的下游端的一明顯較窄的區(qū)域中包括溝槽44和凸起45。設置在第二供氣區(qū)域29b中的散熱片42的每個溝槽44的深度尺寸D設定成等于深度尺寸D為最大的組A1中的每個溝槽44的深度尺寸。
根據該結構，設置在氣流量小的第一供氣區(qū)域29a中的散熱片42具有比設置在第二供氣區(qū)域29b中的散熱片42多的溝槽44和凸起部分45。因此，紊流必定會在流過第一供氣區(qū)域29a的空氣中產生，從而可以提高散熱片42和空氣之間的熱交換效率。
另一方面，根據設置在氣流量大的第二供氣區(qū)域29b中的散熱片42，只在散熱片42的下游端的小區(qū)域中存在溝槽44和凸起45。因此，空氣沿著散熱片42平穩(wěn)地流動而不會產生紊流。因此，流過第二空氣區(qū)域29b的空氣的循環(huán)阻力受到抑制，從而可以提高散熱片42和空氣之間的熱交換效率。
因此，散熱片42的散熱能力可以根據在空氣通道29中的氣流量分布來適當地設定，并且半導體組件14可以被有效地冷卻。
圖7顯示出本發(fā)明的第三實施例。
該第三實施例與第一實施例的不同之處在于散熱片42的溝槽51和凸起52的形狀。第三實施例中的每個溝槽51包括一對彼此相對設置的邊緣51a和51b。這些邊緣51a和51b沿著從散熱片42的端部43b的上邊緣朝向底座23相互接近的方向傾斜。因此，形成在彼此相鄰設置的溝槽51之間的凸起52指向散熱片42的端部43b的上邊緣。
圖8顯示出本發(fā)明的第四實施例。
該第四實施例為第三實施例的改進。如在圖8中所示，溝槽51的一個邊緣51a垂直地升起，另一個邊緣51b沿著從散熱片42的端部43b的上邊緣朝向底座23接近邊緣51a的方向傾斜。因此，該第四實施例與所述第三實施例的不同之處在于溝槽51和凸起52的形狀。
其它優(yōu)點和改進將對于那些本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其更廣義的方面并不限于在這里所述和所示的特定細節(jié)和典型實施例。因此，在不脫離由附屬的權利要求及其等同方案所限定的該總的發(fā)明思想的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明作出各種改進。
權利要求
1.一種用于冷卻發(fā)熱部件(14)的冷卻裝置，其特征在于該冷卻裝置包括用于提供空氣的風扇(22)；以及接收由所述風扇(22)提供的空氣的散熱器(21)，該散熱器(21)包括一個與發(fā)熱部件(14)熱連接的底座(23)；以及多個散熱片(42)，這些散熱片從底座(23)中伸出，沿著空氣的流動方向延伸并且間隔地布置，這些散熱片包括多個在相對于底座(23)的一側上的端部(43b)中的朝著底座(23)切開的溝槽(44，51)，其中，這些溝槽(44，51)沿著散熱片(42)的縱向間隔地布置。
2.如權利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于所述散熱器(21)包括空氣通道(29)，來自風扇(22)的空氣流過該空氣通道；所述散熱片(42)設置在該空氣通道(29)中。
3.如權利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于所述溝槽(44)包括底部(44a)，并且從該底部(44a)到底座(23)的高度尺寸(h1)彼此相等。
4.如權利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于所述溝槽(44)包括底部(44a)；所述溝槽(44)被分成多個組(A1至A3)，這些組的相對底部(44a)的深度尺寸彼此不同，并且組(A1至A3)的溝槽(44)的深度尺寸(D)從設置在空氣通道(29)的下游的組(A1)朝著設置在空氣通道(29)的組(A3)減小地變化。
5.如權利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于底座(23)離溝槽(44)的底部(44a)的高度尺寸(h1)從位于散熱片(42)下游的溝槽(44)朝著位于散熱片(42)上游的溝槽(44)增加地變化。
6.一種用于冷卻發(fā)熱部件(14)的冷卻裝置，其特征在于該冷卻裝置包括用于提供空氣的風扇(22)；以及接收由所述風扇(22)提供的空氣的散熱器(21)，該散熱器(21)包括一個與發(fā)熱部件(14)熱連接的底座(23)；以及多個散熱片(42)，這些散熱片從底座(23)中伸出，沿著空氣的流動方向延伸并且間隔地布置，這些散熱片包括多個在相對于底座(23)的一側上的端部(43b)中的沿著離開底座(23)的方向凸起的凸起(45)，其中，所述凸起(45)沿著散熱片(42)的縱向間隔地布置。
7.如權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于所述凸起(45)的凸起高度(h2)彼此相等。
8.如權利要求6所述的冷卻裝置，其特征在于所述散熱器(21)包括空氣通道(29)，來自風扇(22)的空氣流過該空氣通道；所述散熱片(42)設置在該空氣通道(29)中。
9.如權利要求8所述的冷卻裝置，其特征在于所述凸起(45)的凸起高度(h2)從散熱片(42)的下游朝著上游減小地變化。
10.一種用于冷卻發(fā)熱部件(14)的冷卻裝置，其特征在于該冷卻裝置包括用于提供空氣的風扇(22)；以及與發(fā)熱部件(14)熱連接的散熱器(21)，該散熱器(21)包括空氣通道(29)，由風扇(22)提供的空氣流過該空氣通道；以及多個散熱片(42)，這些散熱片在空氣通道(29)中間隔地布置，沿著空氣的流動方向延伸，并且包括具有凹處/凸起(46)的頂端部分(43b)。
11.一種電子設備，其特征在于該電子設備包括具有發(fā)熱部件(14)的外殼(4)；安裝在所述外殼(4)中用于提供空氣的風扇(22)；以及接收由所述風扇(22)提供的空氣的散熱器(21)，該散熱器(21)包括一個與發(fā)熱部件(14)熱連接的底座(23)；以及多個散熱片(42)，這些散熱片從底座(23)中伸出，沿著空氣的流動方向延伸并且間隔地布置，這些散熱片包括多個在相對于底座(23)的一側上的端部(43b)中的朝著底座(23)切開的溝槽(44，51)，其中，這些溝槽(44，51)沿著散熱片(42)的縱向間隔地布置。
12.如權利要求11所述的電子設備，其特征在于所述散熱器(21)包括空氣通道(29)，來自風扇(22)的空氣流過該空氣通道；所述散熱片(42)設置在該空氣通道(29)中。
13.一種電子設備，其特征在于該電子設備包括具有發(fā)熱部件(14)的外殼(4)；與發(fā)熱部件(14)熱連接的散熱器(21)，該散熱器(21)包括空氣通道(29)；以及多個散熱片(42)，這些散熱片沿著空氣通道(29)延伸，并且間隔地設置，這些散熱片包括具有凹處/凸起(46)的頂端部分(43b)；以及用于給散熱器(21)的空氣通道(29)提供空氣的風扇(22)。
全文摘要
一種包括有散熱器(21)和風扇(22)的冷卻裝置(20)。所述散熱器(21)包括與發(fā)熱部件(14)熱連接的底座(23)以及多個從底座(23)中伸出的散熱片(42)。這些散熱片(42)間隔地布置，并且沿著由風扇(22)提供的空氣的流動方向延伸。這些散熱片(42)包括多個在相對于底座(23)的一側上的端部(43b)中的朝著底座(23)切開的溝槽(44)。這些溝槽(44)沿著散熱片(42)的縱向間隔地布置。
文檔編號H01L23/36GK1396507SQ0214054
公開日2003年2月12日 申請日期2002年7月9日 優(yōu)先權日2001年7月9日
發(fā)明者本鄉(xiāng)武司 申請人:株式會社東芝