專利名稱：散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種散熱裝置，特別指設(shè)置于中央處理器的堆棧型散熱鰭片的散熱裝置，其混合有兩種不同材質(zhì)鰭片組，且以最佳的群組比例交錯(cuò)設(shè)置。
背景技術(shù)：
由于計(jì)算機(jī)及電子科技朝向功能強(qiáng)及速度快的方向快速發(fā)展，其中央處理器(CPU，central processing unit)在運(yùn)算過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱能，一般作法是于中央處理器的表面上組裝一散熱器，并于其散熱鰭片上再組裝一風(fēng)扇，而使中央處理器所產(chǎn)生的熱能傳導(dǎo)至散熱鰭片上，再藉由風(fēng)扇產(chǎn)生的冷空氣吹送至多個(gè)散熱鰭片的間隙中進(jìn)行散熱。
同時(shí)，適應(yīng)中央處理器的高散熱要求，其發(fā)展趨勢(shì)漸漸朝向堆棧式鰭片以增加散熱面積，并且由純鋁質(zhì)改為混合式散熱器(鋁與銅)或純銅質(zhì)散熱器以增加導(dǎo)熱效果。其主要原因乃由于銅質(zhì)(包括合金銅)的熱傳導(dǎo)系數(shù)幾乎是鋁(包括鋁合金)的兩倍，其散熱效果較好。
然而，由于銅的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋁，因此全銅散熱器比常見的鋁散熱器要重的多，大小差不多的兩種散熱器的重量相差一倍以上。過(guò)重的散熱器在搬運(yùn)計(jì)算機(jī)時(shí)，有可能會(huì)因震動(dòng)過(guò)大而脫落，或者對(duì)中央處理器產(chǎn)生直接的沖擊損壞。有的中央處理器的制造商即規(guī)定當(dāng)散熱器重量超過(guò)300克的時(shí)候，就要取下CPU散熱器后才能搬運(yùn)計(jì)算機(jī)，這當(dāng)然造成使用者一定的麻煩。為了避免全銅散熱器在重量上的問(wèn)題，一些廠家采用銅底鋁鰭的設(shè)計(jì)方式，在靠近CPU核心的地方使用銅板增強(qiáng)熱傳導(dǎo)，而上面的鰭片則仍然選用鋁材料，以減輕散熱器的重量。其效果雖然有改善，仍是有限。
另一面，價(jià)格因素也是影響銅質(zhì)散熱器普及的主要因素。銅的質(zhì)地很軟，加工不易，無(wú)法像鋁那樣采用熱鋁擠壓的工藝以成批生產(chǎn)，有的采用精密鑄造，有的則采用分割制作然后通過(guò)套嵌的方式將底座和鰭片連接起來(lái)。正因?yàn)殂~質(zhì)散熱器加工難度大、工藝復(fù)雜，所以這類產(chǎn)品銷售的價(jià)格明顯要高出鋁質(zhì)散熱器一大節(jié)，通常同樣效果，銅質(zhì)的價(jià)格約為鋁質(zhì)的四倍。然而，另一面鋁的耐腐蝕性又比銅略優(yōu)。
是以，由上可知，上述現(xiàn)有的散熱裝置，特別是銅鋁混合式，在實(shí)際制造時(shí)，需考量熱傳導(dǎo)系數(shù)、比重、價(jià)格、耐腐蝕性等諸多因素，顯然具有可改善之處，以取得最佳化比例。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種散熱裝置，其散熱鰭片中交錯(cuò)設(shè)置有兩種不同材質(zhì)的鰭片組，并且在熱傳導(dǎo)效能、重量、及成本的考量因素中取得兩鰭片組特別是銅質(zhì)及鋁質(zhì)鰭片的最佳比例。
為達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型提供一種散熱裝置，設(shè)置于一處理器單元上方；該處理器單元具有一處理器芯片及一整合傳導(dǎo)熱能的導(dǎo)熱板設(shè)置于該處理器芯片上方；該散熱裝置至少包括第一組鰭片，兩組第二組鰭片；該第一組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)大于該第二組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)，該第一組鰭片與該第二組鰭片交錯(cuò)并排設(shè)置且設(shè)置于第二組鰭片的中間；及一導(dǎo)熱件連接于該第一組鰭片及該第二組鰭片的下方；其中該第一組鰭片的寬度大于該處理器芯片的寬度并且小于該導(dǎo)熱板的寬度。
茲配合圖式將本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下，但是此等說(shuō)明僅用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的權(quán)利范圍作任何的限制。


圖1為本實(shí)用新型的散熱裝置立體分解圖；圖2為本實(shí)用新型的散熱裝置組合側(cè)視圖；圖3為本實(shí)用新型替換不同數(shù)量銅質(zhì)鰭片并仿真量測(cè)主機(jī)內(nèi)的溫度的數(shù)據(jù)表格；圖4為根據(jù)圖3以主機(jī)內(nèi)溫度為Y軸、銅質(zhì)鰭片數(shù)量為X軸所制得的坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，為本實(shí)用新型的散熱裝置立體分解圖。該散熱裝置1包括一風(fēng)扇10、一固定座20、多片堆棧式鰭片30、一導(dǎo)熱件40連接于該多片鰭片30下方、以及一框架50設(shè)于其下方。該固定座20固定該風(fēng)扇10于該鰭片30上，該框架50下端固定于計(jì)算機(jī)的處理器單元70上。
該散熱裝置1進(jìn)一步可設(shè)置多個(gè)導(dǎo)熱管60于該導(dǎo)熱件40及該鰭片30之間。請(qǐng)參閱圖2，為本實(shí)用新型的散熱裝置組合側(cè)視圖。本實(shí)用新型中該多片鰭片30由第一組鰭片32及兩組第二組鰭片34以交錯(cuò)并排設(shè)置方式而組成的，該第一組鰭片32與該第二組鰭片34的主要特征在于第一組鰭片32的導(dǎo)熱系數(shù)大于第二組鰭片34的導(dǎo)熱系數(shù)，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中該第一組鰭片32的材質(zhì)為銅或銅合金并且第二組鰭片34為鋁或鋁合金，其考量因素在于材料成本及制造成本。
該處理器單元70通常包括有一插座80連接于一電路板82上、一基板76設(shè)置于該插座80上、一處理器芯片(CPU die)74設(shè)置于該基板76上、以及一導(dǎo)熱板72(integrated heat spreader，IHS)設(shè)置于該處理器芯片74上用以傳導(dǎo)該處理器芯片74的熱能到該散熱裝置1上。
本實(shí)用新型的散熱裝置經(jīng)由Flotherm的熱傳仿真分析軟件(在電子熱傳設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域的常用軟件，4.1版)的分析，仿真條件為環(huán)境溫度38℃、CPU功率88瓦、風(fēng)扇4300 RPM(轉(zhuǎn)/分)、鰭片總數(shù)48片、鰭片高度36毫米、厚度0.4毫米、鰭片間距1.6毫米。分別將設(shè)置于該兩組第二組鰭片34中間的第一組鰭片32以每加四片為單位，替換0，4，8，12，16，20，24，28片銅質(zhì)鰭片，仿真量測(cè)主機(jī)內(nèi)的溫度，得到圖3中的數(shù)據(jù)結(jié)果，再將其結(jié)果以主機(jī)內(nèi)溫度為Y軸、第一組鰭片數(shù)量(銅質(zhì)鰭片數(shù)量)為X軸，得到如圖4的坐標(biāo)圖。
分析圖4的坐標(biāo)圖，發(fā)現(xiàn)其主要具有二段近似直線的不同斜率段落L1及L2，其中L1的斜率大于L2的斜率，意即，當(dāng)?shù)谝唤M鰭片32(銅質(zhì)鰭片)數(shù)量位于0至16片之間時(shí)，其溫度下降比較銅質(zhì)鰭片數(shù)量位于20至28片之間時(shí)，降得比較明顯，更有效率，較有效率段落L1的最大數(shù)目為16片。再經(jīng)過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)第一組鰭片32，亦即銅質(zhì)鰭片16片的總寬度乃略大于處理器芯片74的總寬度D1，并占全部鰭片數(shù)的約三分之一。
因此根據(jù)上述仿真實(shí)驗(yàn)，分析其中該中間部份的銅質(zhì)鰭片32總寬度的最佳值，乃是其總寬度當(dāng)略大于處理器芯片74的寬度D1時(shí)，散熱效果改善得較有效率。另一面，處理器芯片74的熱能乃是藉由該導(dǎo)熱板72所傳導(dǎo)，因此交錯(cuò)設(shè)置于第二組鰭片34之間的第一組鰭片32的總寬度倘若超過(guò)于該導(dǎo)熱板72的寬度D2，則傳導(dǎo)效率較無(wú)法提升。因此由上述仿真分析可知，具有最佳散熱的第一組鰭片數(shù)量，乃是其總寬度略大于處理器芯片74的寬度D1，并且小于該導(dǎo)熱板72的寬度D2，此為本實(shí)用新型的散熱效果及制造成本考量的平衡點(diǎn)。
因此由上述得知，本實(shí)用新型的特點(diǎn)乃是于散熱鰭片中交錯(cuò)設(shè)置有導(dǎo)熱系數(shù)較佳的第一組銅質(zhì)鰭片，分析其具最佳改善散熱效果的數(shù)量，經(jīng)過(guò)Flotherm熱傳仿真分析軟件進(jìn)行仿真，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在熱傳導(dǎo)改善效果、重量、成本的因素中，得到最佳第一組鰭片總寬度的范圍，使得本實(shí)用新型的散熱裝置比現(xiàn)有純鋁的散熱裝置具有更良好散熱效率，而比純銅的散熱裝置具較低廉的價(jià)格。
綜上所述，以上所揭露者，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，自不能以此限定本實(shí)用新型的權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所做的均等變化或修飾，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種散熱裝置，設(shè)置于一處理器單元上方，該處理器單元具有一處理器芯片及一整合傳導(dǎo)熱能的導(dǎo)熱板設(shè)置于該處理器芯片上方，其特征在于該散熱裝置至少包括第一組鰭片；兩組第二組鰭片，該第一組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)大于該第二組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)，該第一組鰭片與該第二組鰭片交錯(cuò)并排設(shè)置且設(shè)置于第二組鰭片的中間；及一導(dǎo)熱件連接于該第一組鰭片及該第二組鰭片的下方；其中該第一組鰭片的寬度大于該處理器芯片的寬度并且小于該導(dǎo)熱板的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征是該第一組鰭片的材質(zhì)為銅或銅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征是該第二組鰭片的材質(zhì)為鋁或鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征是該第一組鰭片的材質(zhì)為銅或銅合金，并且該第二組鰭片的材質(zhì)為鋁或鋁合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱裝置，其特征是該散熱裝置還包括一風(fēng)扇、一固定座用以容置該風(fēng)扇且固定于該散熱器上方、及一框架用以容置該散熱器且固定于該處理器單元上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的散熱裝置，其特征是該散熱裝置還包括有多個(gè)導(dǎo)熱管連接該導(dǎo)熱件于該鰭片。
專利摘要一種散熱裝置，設(shè)置于一處理器單元上方；該處理器單元具有一處理器芯片及一整合傳導(dǎo)熱能的導(dǎo)熱板設(shè)置于該處理器芯片上方；該散熱裝置至少包括有一鰭片模塊及一導(dǎo)熱件連接于該鰭片模塊下方。該鰭片模塊包括有第一組鰭片及兩組第二組鰭片，該第一組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)大于該第二組鰭片的導(dǎo)熱系數(shù)，該第一組鰭片與該第二組鰭片交錯(cuò)設(shè)置且設(shè)置于第二組鰭片的中間，并且該第一組鰭片的寬度大于該處理器芯片的寬度并且小于該導(dǎo)熱板的寬度。
文檔編號(hào)H01L23/34GK2681326SQ200320100679
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月20日
發(fā)明者胡軍良 申請(qǐng)人:東莞莫仕連接器有限公司, 莫列斯公司