[實(shí)用新型]微型翅片式熱沉

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200620046970.6
• 申請(qǐng)日: 2006-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN200976725Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勝;羅小兵;程婷;甘志銀
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 劉勝
• 主分類(lèi)號(hào): H05K7/20
• 分類(lèi)號(hào): H05K7/20;G12B15/06
• 代理公司: 上海市華誠(chéng)律師事務(wù)所
• 代理人: 李平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電子器件的散熱器，特別涉及一種微型翅片式熱沉。

技術(shù)背景

任何電子器件工作過(guò)程的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化過(guò)程，這個(gè)過(guò)程總會(huì)伴隨著發(fā)熱，發(fā)熱的根源是任何能量轉(zhuǎn)化過(guò)程都不可能是100％的效率，不足100％部分的能量全部或大多數(shù)變成了熱量。隨著電子器件的高頻化、集成化、高功率發(fā)展，單位容積電子器件的發(fā)熱量和熱流密度大幅度的增加，目前電子芯片一般都達(dá)到達(dá)5～10W/cm²，特別高的甚至達(dá)到100W/cm²以上。隨著溫度的增加，電子器件的失效率成指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，環(huán)境溫度每升高10℃，失效率增大一倍以上，有報(bào)道認(rèn)為有55％以上電子器件失效是冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良所導(dǎo)致。總之降低器件的溫度將極大地提高與溫度有關(guān)的器件性能和提高器件的工作壽命。由于上述的背景，關(guān)于電子器件的冷卻逐漸成為一個(gè)重要的學(xué)術(shù)研究方向。現(xiàn)有的散熱設(shè)計(jì)方式分為：被動(dòng)式和主動(dòng)式。兩種散熱方式各有優(yōu)缺：被動(dòng)式散熱制作簡(jiǎn)易并且成本總體要比主動(dòng)式的低，安全可靠性是它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)；但當(dāng)要獲得相同的散熱量時(shí)，被動(dòng)式散熱的空間體積較大往往是設(shè)計(jì)中難以克服的缺點(diǎn)。相對(duì)而言，主動(dòng)式散熱由于有動(dòng)力設(shè)備，其成本增加，安全可靠性降低，但主動(dòng)式散熱在動(dòng)力設(shè)備的輔助下可以將體積大幅度的縮減，散熱效率也高。在如今的商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)中，滿足散熱需求是首要的考慮因素，而當(dāng)散熱能力是同等的情況下，產(chǎn)品的安全可靠性以及產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和維護(hù)成本則是另一重要的考慮因素，因此被動(dòng)式的散熱是具有明顯優(yōu)勢(shì)的，積極的研發(fā)高效散熱能力的被動(dòng)式散熱方式具有積極意義。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的發(fā)明目的針對(duì)已有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種微型翅片式熱沉。本實(shí)用新型采用高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料比如銅制作微翅片，由焊點(diǎn)連接交錯(cuò)疊加的微翅片并構(gòu)成整個(gè)熱沉，熱沉一個(gè)面與需要散熱的器件接觸，其他五個(gè)面均有空氣流入微翅片熱沉內(nèi)部。本實(shí)用新型屬于被動(dòng)式散熱方式，主要包括：高導(dǎo)熱系數(shù)和高熱容的金屬材料制成的含微縫的翅片及支撐焊點(diǎn)，其特征在于所述每個(gè)翅片之間間隔0.1～1mm距離設(shè)有0.1～0.3mm的縫隙，開(kāi)縫的斜度為25°～55°，熱沉由多層翅片疊加而成，多層翅片在疊加時(shí)按開(kāi)縫方向交錯(cuò)狀排列，熱沉的厚度為0.5～2cm，每0.5cm的厚度由20～25個(gè)翅片疊加而成。每層翅片間由圓柱點(diǎn)支撐連接。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是體積小，散熱面積大，散熱效率高，可靠性好，比傳統(tǒng)翅片熱沉冷卻效率提高了數(shù)十倍。

附圖說(shuō)明

圖1本實(shí)用新型的單層翅片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本實(shí)用新型的雙層翅片結(jié)構(gòu)示意圖。

1翅片、??2開(kāi)縫。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例：

根據(jù)傳熱學(xué)的基本理論：增強(qiáng)散熱能力的途徑在傳熱公式中表現(xiàn)為增大導(dǎo)熱系數(shù)(即減小熱阻)或者是增大換熱面積。導(dǎo)熱系數(shù)是一個(gè)包含了各種影響導(dǎo)熱的因素的綜合系數(shù)，優(yōu)化導(dǎo)熱系數(shù)的途徑較多，也因此較難估計(jì)其優(yōu)化程度。而通過(guò)增加換熱面積是相對(duì)簡(jiǎn)易和直觀的優(yōu)化途徑。

為獲得較好的傳熱效果，在增加散熱面積的同時(shí)也考慮到良好的空氣流動(dòng)來(lái)強(qiáng)化換熱系數(shù)。參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的翅片1采用厚度為0.1mm的1×1cm的銅片上，每間隔0.5mm制作0.2mm的開(kāi)縫2，開(kāi)縫2斜度為45°，整個(gè)0.5cm厚的微翅片由25層此銅板疊加，每層銅片的開(kāi)縫之間為交錯(cuò)狀，參見(jiàn)圖2，每層銅片間由圓柱點(diǎn)支撐，為空氣的進(jìn)入留出空間。這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，空氣流體可以通過(guò)從微翅片的側(cè)壁進(jìn)入，在其內(nèi)的各層銅片間流動(dòng)。根據(jù)本例的設(shè)計(jì)尺寸，此種熱沉的一層翅片1的表面積為同體積下為沒(méi)有開(kāi)縫翅片的1.616倍，如果整個(gè)熱沉的尺寸為1×1×0.5cm，本實(shí)用新型的微翅片熱沉的散熱面積將為1×1×0.5cm銅板散熱面積的39.592倍，因此在理論上，如果假定內(nèi)部換熱充分，本實(shí)用新型的微翅片的散熱面積將提高39.592倍，散熱能力得到了很大的提高。

另外，由傳熱學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)存在溫差時(shí)，空氣可由于熱導(dǎo)致的密度差而產(chǎn)生強(qiáng)烈的流動(dòng)，熱沉中有強(qiáng)烈的空氣流，而此種設(shè)計(jì)的微翅片結(jié)構(gòu)中的空氣流動(dòng)屬于微流動(dòng)的尺寸，微尺寸中的流動(dòng)帶來(lái)的微系統(tǒng)中的傳導(dǎo)可能帶來(lái)強(qiáng)化傳熱的現(xiàn)象。