[實用新型]一種半導體電子器件散熱器

無效

• 申請號: 200820147513.5
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN201364897Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 秦彪
• 申請（專利權）人: 秦彪
• 主分類號: H01L23/467
• 分類號: H01L23/467;H01L23/367;G06F1/20;H05K7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本實用新型涉及半導體電子器件的散熱技術領域，特別是有由導熱板、肋片和風扇組成的散熱器。

背景技術

隨著半導體功率器件、半導體發光器件的功率提高，特別是半導體集成電路晶體管數量的增加，以及工作頻率的增加，其發熱量也隨著增加，當前計算機CPU以及GPU芯片散熱問題已經成了計算機發展過程中的障礙。長期以來，電子器件的散熱不被重視，技術一直處于原始的傳熱概念階段，上世紀六十至七十年代，傳熱技術的研究已經非常完善了，只要將其中的研究成果，采用正確的方法，引入電子器件的散熱技術，就可以得到顯著的結果。

現臺式計算機的顯卡芯片(GPU芯片)的散熱器中有兩種類似CPU芯片散熱器。第一種是類似被稱為太陽花式結構，空氣對流擴展換熱面(即散熱肋片)呈輻射狀；第二種結構最普遍，散熱肋片成排平行從一平板(導熱板)伸出。由于顯卡整體厚度有限制，為了減小顯卡芯片散熱器厚度，散熱器中間被掏挖，將風扇嵌在中間，這也就是與CPU芯片散熱器結構的不同之處。

這兩種GPU芯片散熱器的問題有：一、由于散熱肋片是采用鋁擠壓工藝成形，雖然肋片和導熱板是一體，保證了肋片和導熱板之間的熱傳導。但是，由于肋片是擠制出來的，受這種制造工藝的限制，肋片的厚度一般要0.5mm以上，雖然片厚，有利于肋效率提高，但問題有：鋁材料用量多，成本增加，重要的是，肋片厚度占有過多的空氣流通面積，不利于高度緊湊化，比如片距1.0mm，片厚為0.5mm，這樣緊湊化設計，肋片的厚度就占三分之一，即空氣流通面積只有三分之二，這樣，流經肋片的空氣速度增加，空氣流動阻力大，導致空氣流量減小，引起散熱量得不到有效提高，可能還降低。

二、采用軸流式風扇，軸流式風扇中空氣流動是軸向進、軸向出，而空氣在散熱器中的流動是軸向進、徑向出，因而從空氣流動方向來說，不適合，空氣流動損失大。

三、上述第二種散熱器的肋片結構是成排平行，而風扇驅動空氣呈輻射狀流動，因而只有部分肋片順著空氣流動方向排列，空氣在肋片中流動不均勻，空氣流動阻力大，存在流動死區，這都不利于空氣對流換熱；上述第一種類似太陽花的散熱器，雖然肋片呈輻射狀，空氣在肋片中流動均勻，阻力小，但肋片根處(與導熱板連接處)的導熱截面積小(由于擠制工藝和風扇必須嵌入安裝所致)，并且肋片內熱傳導距離長，這都不利于散熱。另外還有，這兩種散熱器機械加工切削量大，不僅加工成本高，且產生廢材料多，即材料成本高。

對于電子設備，特別是計算機上的顯卡，器件散熱器不僅要不斷提高散熱量，滿足芯片性能不斷提高而產生更高的熱量，而且還要求體積小巧、扁平(厚度有限制)，成本造價也要低，以上兩種結構的現有散熱器，滿足不了這些需求。

發明內容

本實用新型是針對上述散熱器進行改進，采用另外的肋片成形工藝，實現減小肋片厚度，增加肋片密度，達到增加散熱面積的目的。采用離心式風扇，肋片順著空氣流動方向排列，消除空氣流動死區，減小流動阻力，提高空氣流量，并且省去了機械切削加工，降低廢材量。引入強化傳熱結構，優化尺寸，進一步減小散熱尺寸。

本實用新型的技術方案是：散熱器主要部件包括有：導熱板、風扇、空氣對流擴展換熱面，風扇和空氣對流擴展換熱面設置在導熱板的同一面，被冷卻的電子器件在另一面，本實用新型的特征在于：風扇為離心式風扇；空氣對流擴展換熱面組成圓弧形，圍著風扇的葉輪，正對著葉輪出風口；空氣對流擴展換熱面采用了波紋式結構或疊片式結構肋片、或針柱式結構肋柱，并且是焊接或粘結在導熱板上。

離心式風扇的進風為軸向，出風為徑向，和本實用新型中所述的散熱器中空氣流動過程一致，因而采用離心式風扇，空氣的流動損失減小。還有，離心式風扇的風壓高，對于將提高空氣對流換熱面(肋片)密度，增加換熱面積，以及將采用強化換熱結構所致的空氣流動阻力增加，離心式風扇則就能滿足其要求。而軸流式風扇不僅風壓低，而且在此種空氣流動形式下流動損失大，因而進一步減小風壓，其結果就是風量減小，散熱量低。

肋片式結構的空氣對流擴展換熱面應用最廣泛，是一種最有效增大換熱面，減小空氣換熱器尺寸，使之緊湊的結構，如空調中的空氣換熱器(冷凝器和蒸發器)，現CPU散熱器中也采用這種結構。針柱式結構，由于制造工藝成本問題，應用不廣。但是針柱式空氣對流擴展換熱面，在流動空氣中不存在有像肋片式那樣，有相對空氣流動的沖角，沖角過大，流動損失阻力大的問題；還有針柱式結構本身具有強化傳熱特點，其空氣對流換熱系數是連續面肋片的二倍還多。