專利名稱：流線型散熱器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及散熱器及其制造方法。
背景技術(shù)：
散熱器被廣泛的應(yīng)用于電氣或電子器件中。有大量各種不同類型或形狀的散熱器。但是為了器件的溫度管理的目的，所有的散熱器都想要確保將系統(tǒng)中所有元件的溫度維持在最大額定值之內(nèi)。通常使用的將熱量從元件輸送掉的方法是使散熱器處于與元件的包裝熱接觸的狀態(tài)。通常，散熱器由鋁合金制成。從經(jīng)濟(jì)的角度看，由于鋁相對(duì)于銅的成本低，并且很容易通過(guò)例如模制和切割的傳統(tǒng)制造方法將散熱器作成不同形狀，所以鋁和其合金是有吸引力的材料。
就應(yīng)該避免溫度過(guò)高來(lái)說(shuō)，不斷增長(zhǎng)的功耗，特別是器件內(nèi)部的功率散失成為了對(duì)不斷增大的熱量進(jìn)行管理的問(wèn)題。將熱量從器件內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部的幾種方法是公知的。在它們當(dāng)中，自由大氣對(duì)流是最沒(méi)有效的一種。如果有轉(zhuǎn)移大量熱量的需求，應(yīng)用對(duì)流意味著增加成本使用更大的散熱器。另外，仍可能發(fā)生機(jī)體內(nèi)的系統(tǒng)達(dá)到比所希望的更高的溫度。該問(wèn)題經(jīng)常通過(guò)使用沿散熱器產(chǎn)生強(qiáng)制氣流流動(dòng)的風(fēng)扇來(lái)解決。因此，該方法容許使用較小并具有較高性價(jià)比的散熱器，以獲得一定的冷卻能力。這種具有產(chǎn)生強(qiáng)制氣流的風(fēng)扇的散熱器被廣泛的應(yīng)用于處理微處理器的散熱。然而，風(fēng)扇產(chǎn)生噪聲。在其它條件中，噪聲的等級(jí)還取決于風(fēng)扇的功率并很容易超出容許極限。對(duì)器件的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，在散熱器的尺寸和形狀、風(fēng)扇的功率、機(jī)體內(nèi)最高溫度和容許噪聲等級(jí)中選擇恰當(dāng)?shù)恼壑允莻€(gè)復(fù)雜的任務(wù)。
通過(guò)采用模制擠壓熔化的鋁合金并在冷卻之后接著將細(xì)長(zhǎng)的擠壓出來(lái)的桿切割成較小的部件來(lái)形成該些散熱器的結(jié)構(gòu)。切割工藝生成了如圖1中所示的散熱片的平直前端。這種結(jié)構(gòu)被廣泛的普及，并對(duì)許多應(yīng)用提供了可接受的冷卻效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提出一種冷卻效率更高和/或在使用強(qiáng)制氣流時(shí)噪聲等級(jí)更低的散熱器。
上述目的通過(guò)下面的一種散熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該散熱器包括基座，該基座限定在縱向和橫向延伸的基座平面。該基座設(shè)置有背離基座平面并沿縱向延伸的散熱片。該基座和散熱片布置為允許沿縱向的氣流流過(guò)。面向氣流的散熱片的前端所具有的表面形狀能夠?qū)崿F(xiàn)基本為層流的氣流。該基本為層流的氣流能有效地在散熱器與空氣之間提供良好的熱傳遞。而且，該層流氣流相對(duì)于湍流空氣流更安靜。在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，面向氣流的散熱器的前端的橫截面為三角形、圓形或流線型。
基座可以形成在隧道型散熱器中引導(dǎo)氣流的隧道的一部分。在這種情況下，如果散熱片延伸到隧道的內(nèi)部，以與氣流進(jìn)行良好的熱接觸，那么是有利的。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，多組散熱片與不同的隧道側(cè)壁連接。
在不同側(cè)壁上的多組散熱片可以有不同的尺寸和/或形狀，以滿足與相應(yīng)側(cè)壁連接的元件的不同冷卻需求。
提出制造本發(fā)明散熱器的方法是本發(fā)明的第二個(gè)目的。
首先，從拉伸器拉出桿狀型體，接著，將該型體分離成多個(gè)部分，使每一部分的至少一個(gè)前端的橫截面為三角形。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)沖壓型體來(lái)執(zhí)行分離型體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)切割型體并接著磨型體每一部分的至少一個(gè)前端來(lái)執(zhí)行分離型體的步驟。


附圖展示了本發(fā)明的示范性實(shí)施例。其中圖1a是單一元件的傳統(tǒng)散熱器的示意圖；圖1b是另一個(gè)傳統(tǒng)的細(xì)長(zhǎng)散熱器的橫截面的示意圖；圖2a是傳統(tǒng)的隧道型散熱器的示意圖；圖2b是圖2a散熱器帶有附加風(fēng)扇的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的隧道型散熱器；圖4是說(shuō)明制造本發(fā)明散熱器的第一方法的流程圖；圖5是顯示制造本發(fā)明散熱器的第二方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1a中示出的傳統(tǒng)散熱器1上安裝有電子元件2。電子元件產(chǎn)生熱量，且必須被冷卻。因此，電子元件處于與散熱器熱接觸的狀態(tài)中。散熱器1將熱量從元件2運(yùn)走，并通過(guò)空氣的被動(dòng)對(duì)流將其傳給周圍環(huán)境。為了支持這種方法，散熱器設(shè)置有多個(gè)與散熱器的基座4連接的舌3。這些舌3由中間間隔5分離，以增加散熱器暴露于冷卻氣流的表面。
圖1b中示出一個(gè)相似的散熱器6。散熱器6是一件擠壓成型的鋁制型材，并展示了縱向凸耳7。當(dāng)對(duì)擠壓成型的長(zhǎng)型材進(jìn)行切割時(shí)，所得到的散熱器6呈現(xiàn)出平直的前端8。散熱器6不僅適合于通過(guò)空氣自由對(duì)流冷卻，也適合于通過(guò)由風(fēng)扇產(chǎn)生并在凸耳7的縱方向上流動(dòng)的強(qiáng)制氣流冷卻。圖2中顯示了傳統(tǒng)散熱器9的另一個(gè)實(shí)施例。散熱器9是隧道型散熱器。將被冷卻的電子元件被安裝在隧道外面上，在隧道的內(nèi)部，被風(fēng)扇11強(qiáng)制的空氣流冷卻散熱器。圖2b顯示了安裝在散熱器9上的操作位置中的風(fēng)扇11。
回參圖2a，散熱器9設(shè)置有大量指向散熱器內(nèi)部的散熱片12，由此增加了暴露于冷卻氣流的表面并因此提高了散熱器9的冷卻效率。由于擠壓制造工藝造成的技術(shù)原因，散熱片12的橫截面向著散熱片連在形成基座14的隧道壁上的基座方向而變寬。由于切割工藝，散熱片的前端13呈現(xiàn)為面向由風(fēng)扇11吹來(lái)的氣流的平直表面。散熱片12的平直前端13對(duì)氣流是很大的障礙，引起了湍流和噪聲，特別是在散熱片變寬的基座區(qū)域。
對(duì)于自由空氣對(duì)流來(lái)說(shuō)，散熱片12的平直前端13不會(huì)顯著降低散熱器9的冷卻效率。然而，如果風(fēng)扇11吹強(qiáng)制氣流，那么高速的空氣分子與平直前端13的碰撞不能再忽略，并引起了氣流中的湍流。相對(duì)于層狀氣流，湍流在體積上變小了，因此，湍流冷卻散熱器的效率不高。在散熱片的基座區(qū)域，有害的影響是非常嚴(yán)重的。而且在該區(qū)域，最高的空氣速度和散熱片的最大橫截面積也阻礙了氣流。除了湍流氣流降低了的冷卻性能之外，還引起了噪聲等級(jí)的提高。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的隧道型散熱器16。與在圖2a中所示的散熱器9相似，本發(fā)明的散熱器16提供有多個(gè)散熱片17。與在圖2中所示的傳統(tǒng)散熱器9突出的差異是，散熱片17的前端18為三角形，而不是平直的形狀。與已知的隧道型散熱器9(圖2a)一樣，散熱片17與形成散熱器16的基座19的隧道壁連接。散熱片前端為三角形狀可以保持基本上為層流的氣流通過(guò)隧道或至少減少湍流的形成。因而，提高了散熱器17的冷卻性能，并能夠在同樣的冷卻需求的條件下使用小功率的風(fēng)扇或較小的散熱器。這使本發(fā)明的散熱器16相對(duì)于傳統(tǒng)的隧道形散熱器9(圖2a)具有更高的性價(jià)比。換句話說(shuō)，本發(fā)明的散熱器16相對(duì)于傳統(tǒng)的散熱器能夠處理更大的功率耗散。另外，這些成果是在減少的噪音等級(jí)下實(shí)現(xiàn)的。
上述橫截面的形狀可以為三角形、圓形或流線型曲線或任何適合于保持強(qiáng)制氣流為基本層流的曲線。只要能實(shí)現(xiàn)所需的功能，精確形狀并不必要。
圖4說(shuō)明了制造該散熱器的第一方法的流程圖。在對(duì)鋁或鋁合金制造的桿狀型體進(jìn)行傳統(tǒng)擠壓之后，該型體被鋸成更小的部件。接著，在導(dǎo)向機(jī)器中加工該些部件的前端，以形成想要的散熱片前端形狀。
圖5顯示了制造本發(fā)明散熱器的第二方法。根據(jù)該方法，將桿狀型體沖壓成更小的部件。根據(jù)該方法，通過(guò)采用合適的工具進(jìn)行沖壓，來(lái)獲得想要的散熱片橫截面形狀。
權(quán)利要求
1.一種散熱器，包括限定在縱向和橫向延伸的基座平面的基座，該基座設(shè)有至少一個(gè)沿縱向并遠(yuǎn)離基座平面延伸的散熱片，其中，基座和散熱片設(shè)置為允許氣流沿縱向流過(guò)，其特征在于散熱片(17)面向氣流的前端(18)，其表面能形成基本為層流的氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其特征在于散熱片(17)的前端(18)的橫截面為三角形、圓形或流線型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其特征在于基座形成引導(dǎo)氣流的隧道的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的散熱器，其特征在于散熱片(17)延伸到隧道的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的散熱器，其特征在于在隧道的不同側(cè)壁上結(jié)合有多組散熱片。
6.一種制造散熱器的方法，通過(guò)擠壓金屬制造桿狀型體，其特征為將桿狀型體分離成幾個(gè)部分，使每個(gè)部分的至少一個(gè)前端的橫截面為三角形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于通過(guò)沖壓型體來(lái)執(zhí)行分離型體的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于通過(guò)切割型體并接著磨型體每一部分的至少一個(gè)前端來(lái)執(zhí)行分離型體的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種散熱器，該散熱器包括限定在縱向和橫向延伸的基座平面的基座。該基座提供有沿縱向并背離基座平面方向延伸的散熱片。該基座和散熱片布置為允許沿縱向的氣流流過(guò)。散熱片面向氣流的前端，其表面形狀能夠形成層流的氣流。該層流氣流能有效地在散熱器與空氣之間提供良好的熱傳遞。而且，該層流氣流相對(duì)于湍流空氣流更安靜。另外，提供了一種制造本發(fā)明散熱器的方法。
文檔編號(hào)H01L23/34GK1551725SQ20041006397
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者曾永漢, 羅納德·邱, 邱 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司