專利名稱：改良型散熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改良型的散熱器(heat sink)，特別是涉及一種具有三維曲面散熱底座的散熱器。
散熱裝置一般配置于擬散熱裝置的表面用以散逸其所產生的熱能。依散熱裝置中散熱器底座的形狀，可將散熱器分為底板型散熱器及圓柱型散熱器。
請參考圖1、圖2與圖3，該公知散熱裝置10包括一軸流式散熱風扇(axial-flow fan)12及一平板型散熱器(heat sink)20。平板型散熱器20由一銅或銅合金制成的導熱底板24、一鋁或鋁合金制成的散熱殼體26及復數片鋁或鋁合金制成的散熱鰭片(fin)22所構成，所述散熱殼體26覆蓋于導熱底板24上，而散熱鰭片(fin)22垂直地設于散熱殼體26上。散熱風扇12鑲嵌且固定于散熱器20的復數片散熱鰭片22上，而散熱器20的導熱底板24的下表面則貼附于一擬散熱裝置(未顯示，例如一中央處理器)上。
當擬散熱裝置運作時會釋放出大量的熱量，因銅材質具有良好的熱傳導性能，故該擬散熱裝置釋放出的熱量會經由導熱底板24迅速地流向散熱殼體26，并流至每一片散熱鰭片22上。接著，再依靠散熱風扇12的吹拂，使得每一片散熱鰭片22上的熱能得已散逸，從而對該擬散熱裝置產生散熱的作用。然而，由于該擬散熱裝置所產生的熱量傳輸至導熱底板24后會在導熱底板24內形成一熱流場(如圖3所示)，結果將造成導熱底板24中央部分的導熱效果變差。而且，一般擬散熱裝置所產生熱量的最大位置多集中在該擬散熱裝置的中央區域(即導熱底板24的中央部分)，因此，平板型散熱器20在導熱底板24的中央部分需要有較佳的熱傳導組件來增加其散熱效果。
由上可知，平板型散熱器20的導熱底板24中央部分具有導熱效果不佳等缺點，因此，另一公知技術提供了一種的圓柱型散熱器，以試圖解決上述問題。請參考圖4、圖5與圖6，另一公知散熱裝置30包括一軸流式散熱風扇12(同圖1所示)及一圓柱型散熱器40。圓柱型散熱器40由一銅或銅合金制成的導熱圓柱44、一鋁或鋁合金制成的散熱殼體46及復數片鋁或鋁合金制成的散熱鰭片(fin)42所構成，所述散熱殼體46包覆于導熱圓柱44的周緣上，而散熱鰭片(fin)42垂直地設于散熱殼體46上。與上述散熱裝置相同，散熱風扇12鑲嵌且固定于散熱器40一端的散熱鰭片42上，散熱器40另一端的表面貼附于一擬散熱裝置(未顯示，例如一中央處理器)上。
由于所述擬散熱裝置直接接觸散熱器40的表面，因此當該擬散熱裝置運行時所釋放出的大量熱量會迅速地流向導熱圓柱44、散熱殼體46及散熱鰭片42上，經由圓柱狀的設計，熱量會延導熱圓柱44、散熱殼體46以及散熱鰭片42軸向地流向散熱器40連接散熱風扇12的一端。接著依靠散熱風扇12的吹拂，達到對該擬散熱裝置散熱的作用。
由上可知，圓柱型散熱器40因其具有柱狀的導熱圓柱44從而改善了平板型散熱器20對中央區域熱傳遞效果不佳的情況。然而，由圖6的熱流場分布情況可知，散熱器40上靠近散熱器40與散熱風扇12連接的一端對該擬散熱裝置產生熱量的釋放并無顯著的散熱效果，由此，浪費了散熱裝置30的整體可利用空間，在電子零件趨小化的電子裝置中則顯得不太實用。
另外，公知散熱器20、40的導熱底板24與導熱圓柱44一般利用焊接、緊配或由機器高壓壓合的方法分別與散熱殼體26、46相接合。若導熱底板24或導熱圓柱44與散熱殼體26或46的制造精度不足，則在緊配或壓合導熱底板24與散熱殼體26或導熱圓柱44與散熱殼體46時，其接合處會有氣隙產生。此外，利用焊接等加工方法將會增加導熱底板24與散熱殼體26或導熱圓柱44與散熱殼體46接觸面的熱阻值。上述現象皆會影響散熱器20、40的熱傳導效果。
由上可知，上述公知的散熱器在實際使用上顯然具有不便與缺失存在，可待加以改善。
本實用新型的上述目的是這樣實現的一種改良型散熱器(heatsink)，其包括一散熱底座a及復數片散熱鰭片，該散熱底座a由一導熱底板及一設于該導熱底板中心位置上的導熱塊所構成，所述導熱塊的下表面積大于其上表面積，該復數片散熱鰭片以垂直的方向設于該導熱底板及該導熱塊上。
本實用新型所述的散熱器，其中該導熱塊上的復數片散熱鰭片置于該導熱塊的側面，且該復數片散熱鰭片具有不同的表面積。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該導熱底板與該導熱塊以鋁、鋁合金、銅或銅合金等高導熱系數材料通過一體成型的方式制成。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片也可以鋁、鋁合金、銅或銅合金等高導熱系數材料通過一體成型的方式制成。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片以焊接(solder)等加工方式與該散熱底座接合。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的高度不大于該散熱底座上每一片散熱鰭片的高度。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的側面為一平滑曲面。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該散熱鰭片上設有一軸流式散熱風扇。
本實用新型的上述目的也可以這樣實現一種改良型散熱器(heatsink)，其包括一散熱底座b及復數片散熱鰭片，該散熱底座b由一導熱組件以及一覆蓋于該導熱組件上方的散熱殼體所構成，所述導熱組件的下表面與一擬散熱裝置接觸，且該導熱組件的下表面積大于其上表面積，所述復數片散熱鰭片以垂直的方向設于該散熱殼體上。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片與該散熱殼體以鋁或鋁合金等高導熱系數材質通過一體成型的方式制成。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該導熱組件還包括一導熱底板及一導熱塊，所述導熱底板的下表面與該擬散熱裝置接觸，所述導熱塊設于該導熱底板的中心位置上并與該導熱底板相接合，該導熱塊的上表面及側表面與該散熱殼體接觸，其中該導熱底板的上、下表面積大于該導熱塊的上、下表面積，且該導熱塊的上表面積小于該導熱塊的下表面積。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，所述導熱組件的導熱底板與該導熱塊以銅或銅合金等高導熱系數材質通過一體成型的方式制成。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，所述復數片散熱鰭片配置于該導熱塊的側面外的散熱殼體上，使該復數片散熱鰭片具有不同的表面積。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的高度不大于該散熱殼體上每一片散熱鰭片的高度。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，貼附于該導熱塊側面部分的散熱殼體其表面為一平滑曲面。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，其包含一接合組件，且該散熱殼體上設有一穿透孔，該導熱塊上亦配有一與該穿透孔等內徑的凹槽，該接合組件的半徑略大于該凹槽的半徑且用來穿過該穿透孔并安插于該凹槽內，使得該散熱殼體通過該接合組件緊密地配置于該導熱塊上。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，所述接合組件為一自攻螺絲。
本實用新型所述的散熱器，其特征在于，該散熱鰭片上設置有一軸流式散熱風扇。
圖1為公知散熱裝置的示意圖；圖2為圖1中平板型散熱器的俯視圖；圖3為平板型散熱器沿剖線3-3的側視圖；圖4為另一公知散熱裝置的示意圖；圖5為圖4中圓柱型散熱器的俯視圖；圖6為圓柱型散熱器沿剖線6-6的側視圖；圖7為本實用新型所述散熱裝置的示意圖；圖8為本實用新型所述第一實施例的散熱器的俯視圖；圖9為本實用新型所述第一實施例的散熱器沿剖線9-9的側視圖；圖10a為實用新型所述第一實施例的散熱底座其導熱塊下表面的截面寬度與導熱底板的截面寬度的比值與散熱底座的熱阻率之間的變化曲線圖；圖10b為本實用新型所述第一實施例的散熱底座的垂直高度與散熱底座的下表面至散熱鰭片頂端的垂直高度的比值與散熱底座的熱阻率之間的變化曲線圖；圖10c為本實用新型所述第一實施例的散熱底座的導熱塊其下表面與側表面的夾角與散熱底座的熱阻率之間的變化曲線圖；圖11為本實用新型所述第二實施例的散熱器沿剖線11-11的側視圖；圖12為本實用新型所述第三實施例的散熱器沿剖線12-12的側視圖。
本實用新型所述第一實施例的散熱器60的特征在于散熱底座70的導熱底板64的上表面61上配置一近似圓錐狀結構的導熱塊66，也就是說，導熱塊66的下表面積大于導熱塊66的上表面積。同時，導熱塊66與導熱底板64以鋁、鋁合金、銅或銅合金等高導熱系數材質通過一體成型的方式制成三維曲面的散熱底座70，且散熱底座70上方的復數片散熱鰭片62利用焊接(solder)等人工加工方式或以一體成型的方式與散熱底座70相接合。
此外，導熱塊66形狀系針對熱流場在熱傳導體中的流場分布情形以及實驗所測得的較佳熱傳導數據設計而成。在此，僅以簡單的文字敘述及圖標來描述本實用新型實施例中所述導熱塊66的制作與成型原理。請參閱圖9、圖10a、圖10b與圖10c，。設計導熱塊66的主要參數包括導熱底板64的截面寬度D、導熱塊66的下表面67的截面寬度d、散熱底座70的垂直高度(導熱底板64及導熱塊66的總垂直高度)h、散熱底座70的下表面63至散熱鰭片62頂端的垂直高度(導熱底板64、導熱塊66以及散熱鰭片62的總垂直高度)H、導熱塊66的下表面67與側表面68的夾角α以及散熱底座70的熱阻值R。
如圖10a、圖10b與圖10c所示，本實用新型所述第一實施例的導熱塊66的特征在于(1)導熱塊66的下表面67的截面寬度d小于導熱底板64的截面寬度D，且兩者比值d/D趨近于0.5時，散熱底座70會有一最小的熱阻值如圖10a所示A點；(2)散熱底座70的垂直高度h小于或等于散熱底座70的下表面63至散熱鰭片62頂端的垂直高度H，也就是說，散熱底座70的導熱塊66的高度不高于每一散熱鰭片62的高度，當兩者比值h/H介于0.9與1.0之間時，散熱底座70會得到一最小的熱阻值如圖10b所示B點；(3)導熱塊66的下表面67與側表面68之間的夾角α小于90度(degree)，也就是說，導熱塊66下表面67的面積大于導熱塊66上表面65的面積，當夾角α介于80至85度之間時，散熱底座70會得到一最小的熱阻值如圖10c所示C點。
綜上所述，當本實用新型所述第一實施例的散熱器60的導熱底板64的下表面67貼附于一擬散熱裝置(未顯示，例如一中央處理器)時，該擬散熱裝置所產生的熱能可通過本實用新型所述第一實施例的導熱塊66的設計而傳遞至每一片散熱鰭片62上，再通過軸流式散熱風扇12的吹拂而使該擬散熱裝置釋放熱量的效果達到最佳。
請參閱圖11，本實用新型所述實施例二的散熱器80與實施例一的散熱器60的最大不同之處在于散熱器80包含一散熱底座90，散熱底座90則由一導熱組件92以及一覆蓋于導熱組件92上方的散熱殼體94所構成，且散熱殼體94與散熱底座90由不同的金屬材質構成，如導熱組件92由銅制成，而散熱殼體94由鋁制成。此外，復數片散熱鰭片82與散熱殼體94也通過一體成型的方式制成，散熱鰭片82僅設于散熱殼體94的上表面81與其側表面88的上方。而且，本實施例的導熱組件92與第一實施例的散熱底座70結構相似，其亦包含一導熱底板84及一與導熱底板84一體成形的導熱塊86。需要提及的是，本實施例中導熱組件92的導熱底板84與導熱塊86的形狀、大小、組成以及特性皆與第一實施例的導熱底板64與導熱塊66相似，其中的差異僅是導熱組件92的三維曲面由焊接等加工方式或由高壓壓入的方式包覆于薄殼狀散熱殼體94，而導熱組件9的下表面(即導熱底板84的下表面83)83也與一擬散熱裝置相接觸。本實施例中，設計導熱塊86的主要參數與第一實施例唯一不同的是，截面寬度d為導熱塊86的下表面87寬度加上兩側的散熱殼體94的厚度，因此，本實施例中導熱塊86的形狀也是針對熱流在熱傳導體中的流場分布情形以及實驗所測得的較佳熱傳導數據設計而成，其實驗結果也會同圖10a、圖10b與圖10c所示，而其散熱效果也會同第一實施例所述，故不再多加贅述。
請參閱圖12，本實用新型所述實施例三的散熱器100與上述第二實施例的散熱器80的組成與結構均相同，其最大不同處在于，散熱器100另包含一自攻螺絲102，以作為連接散熱殼體94及導熱塊86的結合組件。散熱殼體94上設有一穿透孔104，且導熱塊86上亦配有一與穿透孔104相對應且等內徑的凹槽106。而本實施例最大的特色是當導熱組件92與散熱殼體94結合時，利用半徑略大于穿透孔104及凹槽106半徑的自攻螺絲102穿過散熱殼體94的穿透孔104，并通過手動或機械旋轉壓入等方式將自攻螺絲102安插于導熱塊86的凹槽106內，散熱殼體94通過自攻螺絲102而緊密地配置于導熱組件92上。如此一來，則可以克服公知技術因用焊接等加工方式來連接二不同材質的金屬而導致熱傳導中熱阻增加的缺點。
另外，上述實用新型實施例中的導熱塊的側面并不僅限為一平面，其亦可為一平滑或具弧線形的曲面，且散熱鰭片亦可以通過改變其外型或以較大散熱面積來增進本創作的散熱效果，這些均屬本實用新型輕易思及的變化，故不再多加贅述。
相比于公知技術，本實用新型最大的不同之處在于本實用新型所述較佳實施例的散熱器60、80、100都具有三維曲面的散熱底座70、90其針對熱流在熱傳導體中的流場分布情形以及實驗所測得的較佳熱傳導數據設計而成，因此，不但解決了公知平板型散熱器20及圓柱型散熱器散熱性能欠佳的缺點，也可通過本實用新型所述第三實施例中的接合組件來增散熱器整體的散熱效果。
以上所述僅為本實用新型的較佳可行實施例，并非由此來縮小本實用新型的保護范圍，所以凡是運用本實用新型說明書及附圖內容所進行的等效結構變化與修飾，均包含于本實用新型的保護范圍，合予陳明。
權利要求1.一種改良型散熱器，其特征在于，它包括一散熱底座，其包含一導熱底板及一設于該導熱底板中心位置上的導熱塊，所述導熱塊的下表面積大于其上表面積；復數片散熱鰭片，其以垂直的方向設于該導熱底板及該導熱塊上。
2.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊上的復數片散熱鰭片置于該導熱塊的側面，且該復數片散熱鰭片具有不同的表面積。
3.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該導熱底板與該導熱塊以鋁、鋁合金、銅或銅合金等高導熱系數材料通過一體成型的方式制成。
4.如權利要求3所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片也可以鋁、鋁合金、銅或銅合金等高導熱系數材料通過一體成型的方式制成。
5.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片以焊接等加工方式與該散熱底座接合。
6.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的高度不大于該散熱底座上每一片散熱鰭片的高度。
7.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的側面為一平滑曲面。
8.如權利要求1所述的散熱器，其特征在于，該散熱鰭片上設有一軸流式散熱風扇。
9.一種改良型散熱器，其特征在于，它包括一散熱底座，其由一導熱組件及一覆蓋于該導熱組件上方的散熱殼體所構成，所述導熱組件的下表面與一擬散熱裝置接觸，且該導熱組件的下表面積大于其上表面積；復數片散熱鰭片，其以垂直方向設于該散熱殼體上；
10.如權利要求9所述的散熱器，其特征在于，該復數片散熱鰭片與該散熱殼體以鋁或鋁合金等高導熱系數材質通過一體成型的方式制成。
11.如權利要求9所述的散熱器，其特征在于，該導熱組件包括一導熱底板，其下表面與該擬散熱裝置接觸；一導熱塊，其設于該導熱底板的中心位置上并與該導熱底板相接合，該導熱塊的上表面及側表面與該散熱殼體接觸；其中該導熱底板的上、下表面積大于該導熱塊的上、下表面積，且該導熱塊的上表面積小于該導熱塊的下表面積。
12.如權利要求11所述的散熱器，其特征在于，所述導熱組件的導熱底板與該導熱塊以銅或銅合金等高導熱系數材質通過一體成型的方式制成。
13.如權利要求11所述的散熱器，其特征在于，所述復數片散熱鰭片配置于該導熱塊的側面外的散熱殼體上，使該復數片散熱鰭片具有不同的表面積。
14.如權利要求11所述的散熱器，其特征在于，該導熱塊的高度不大于該散熱殼體上每一片散熱鰭片的高度。該導熱塊的高度不大于該散熱殼體上每一片散熱鰭片的高度。
15.如權利要求11所述的散熱器，其特征在于，貼附于該導熱塊側面部分的散熱殼體其表面為一平滑曲面。
16.如權利要求11所述的散熱器，其特征在于，其包含一接合組件，且該散熱殼體上設有一穿透孔，該導熱塊上亦配有一與該穿透孔等內徑的凹槽，該接合組件的半徑略大于該凹槽的半徑且用來穿過該穿透孔并安插于該凹槽內，使得該散熱殼體通過該接合組件緊密地配置于該導熱塊上。
17.如權利要求16所述的散熱器，其特征在于，所述接合組件為一自攻螺絲。
18.如權利要求9所述的散熱器，其特征在于，該散熱鰭片上設一軸流式散熱風扇。
專利摘要一種用于冷卻裝置(cooler)的散熱器(heat sink)，由一導熱組件，一覆蓋于該導熱組件上方的散熱殼體，以及設于該散熱殼體上的復數片散熱鰭片所構成。該導熱組件由一導熱底板及一設于該導熱底板中心位置上的導熱塊所組成，所述導熱塊的下表面面積大于其上表面面積。當該導熱底板的下表面與擬散熱裝置相接觸時，該導熱塊增加了該導熱底板中心部分的熱傳導體積，使得擬散熱裝置所產生的熱能得以達到最佳釋放。
文檔編號H05K7/20GK2553514SQ0224234
公開日2003年5月28日 申請日期2002年8月5日 優先權日2002年8月5日
發明者譚理光, 黃裕鴻, 吳瑋芳, 林國正, 黃文喜 申請人:臺達電子工業股份有限公司