專利名稱：直翅散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
直翅散熱器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及通用電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直翅散熱器。
技術(shù)背景[0002]要提高散熱器的散熱效果，可以增加散熱器的散熱面積、提高對(duì)流換熱系數(shù)。 其中，提高對(duì)流換熱系數(shù)的基本方法是提高翅間流動(dòng)速度。[0003]在通常的單板芯片散熱設(shè)計(jì)中，要達(dá)到提高散熱器翅間流動(dòng)速度的目的，主要 可以通過(guò)提高系統(tǒng)風(fēng)量和調(diào)整單板布局兩種方式。如果提高系統(tǒng)風(fēng)量則需要更改系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案或者提高系統(tǒng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這將導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加，而且也會(huì)增加風(fēng)機(jī)的噪 音。雖然可以通過(guò)優(yōu)化芯片布局，改善流道設(shè)計(jì)的方法將散熱器布置在通風(fēng)情況良好的 區(qū)域以強(qiáng)化散熱器效能，但由于其它元器件布局、單板結(jié)構(gòu)和芯片自身強(qiáng)度等的限制， 散熱器的布局可調(diào)整余量不大。[0004]因此，目前主要采用增大散熱器的散熱面積的方式提高散熱器的散熱性能，其 中主要是通過(guò)增加散熱翅片或者在散熱翅片上增加微肋的方式增大散熱面積。[0005]雖然在一定情況下增加翅片個(gè)數(shù)，可以增加散熱器的散熱面積，從而提高散熱 器的散熱性能，但當(dāng)翅片的數(shù)量增加到一定程序時(shí)，由于單位面積上的翅片密度太大， 翅間距太小，從而可能導(dǎo)致翅間流動(dòng)受流體黏性邊界層的影響效果變的更為顯著，進(jìn)而 導(dǎo)致散熱性能反而下降。發(fā)明人在前期的調(diào)研過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)翅片密度到達(dá)某個(gè)臨界值 以后，如果再繼續(xù)增加翅片密度，將導(dǎo)致直翅散熱器的散熱性能降低，如圖1所示，當(dāng) 散熱器翅片的密度P超過(guò)C點(diǎn)之后，增加翅片的密度將導(dǎo)致芯片的溫度T升高。在實(shí) 際應(yīng)用中，可以將翅片密度P超過(guò)上述臨界值C的直翅散熱器稱為大翅片密度直翅散熱 器，將翅片密度P小于上述臨界值C的直翅散熱器稱為非大翅片密度直翅散熱器。[0006]在翅片上增加微肋雖然是一種比較好的增加散熱面積方法，但微肋加工比較復(fù) 雜，成本較高。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種直翅散熱器，以至少解決上述問(wèn)題之一。[0008]根據(jù)本實(shí)用新型，提供了的直翅散熱器，包括基座和翅片組，其中，翅片組 的翅片上具有穿過(guò)翅片的孔。[0009]進(jìn)一步地，上述孔傾斜于翅片的表面。[0010]進(jìn)一步地，上述孔的倒角為圓角。[0011]進(jìn)一步地，在翅片上，孔在翅片組的主氣流方向設(shè)置有m行，在翅片的高度方 向上設(shè)置有η列。[0012]進(jìn)一步地，在翅片組中每隔一定個(gè)數(shù)翅片的一個(gè)翅片上具有上述孔。[0013]進(jìn)一步地，在同一翅片上的、在上述主氣流方向上相鄰的上述孔的傾斜方向相 反。[0014]進(jìn)一步地，在上述翅片組中相鄰的多個(gè)翅片上具有上述孔。[0015]進(jìn)一步地，在相鄰翅片上的上述孔的徑向不在同一直線上。[0016]進(jìn)一步地，在上述多個(gè)翅片上的上述孔的傾斜方向相同。[0017]進(jìn)一步地，上述孔包括以下之一圓柱孔、圓錐孔和橢圓孔。[0018]通過(guò)本實(shí)用新型，采用在直翅散熱器的翅片上開(kāi)通孔的方式，可以使散熱器翅 間產(chǎn)生垂直于散熱器翅片的速度，以沖擊散熱器壁面附近邊界層，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú) 法有效提高散熱器的散熱性能的問(wèn)題，進(jìn)而提高了直翅散熱器的散熱性能。


[0019]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部 分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型 的不當(dāng)限定。在附圖中[0020]圖1為翅片密度與芯片溫度的關(guān)系示意圖；[0021]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的直翅散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖3a為相關(guān)技術(shù)中散熱器翅間氣流方向的示意圖；[0023]圖3b為本實(shí)用新型中孔的傾斜方向的示意圖；[0024]圖4為本實(shí)用新型中的蛇形流動(dòng)的示意圖；[0025]圖5為本實(shí)用新型中的階梯型流動(dòng)的示意圖；[0026]圖6為實(shí)施例一的直翅散熱器的翅片的結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖7為實(shí)施例一中孔的結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖8a為實(shí)施例二中的直翅散熱器的主視圖；[0029]圖池為實(shí)施例二中的直翅散熱器的后視圖；[0030]圖8c為實(shí)施例二中的直翅散熱器的剖視圖；[0031]圖9為實(shí)施例三中的直翅散熱器的翅片的結(jié)構(gòu)示意圖；[0032]圖IOa為實(shí)施例二中的直翅散熱器的主視圖；[0033]圖IOb為實(shí)施例二中的直翅散熱器的后視圖；[0034]圖IOc為實(shí)施例二中的直翅散熱器的剖視圖；[0035]圖11為本實(shí)用新型優(yōu)化參數(shù)的示意圖；[0036]圖12為本實(shí)用新型中可選擇的孔型的孔橫截面圖。
具體實(shí)施方式
[0037]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。需要說(shuō)明的是，在不 沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。[0038]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的直翅散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，根據(jù)本實(shí) 用新型的直翅散熱器由基座10和翅片組20構(gòu)成，并且，在本實(shí)用新型中，翅片組20的 一個(gè)或多個(gè)翅片上具有穿過(guò)翅片的孔30。[0039]本實(shí)用新型中，通過(guò)在直翅散熱器的翅片上設(shè)置穿過(guò)翅片的孔，可以使散熱器 翅間流動(dòng)產(chǎn)生垂直于散熱器翅片的速度分量，借助于這個(gè)速度分量來(lái)沖擊翅片壁面附近 的邊界層，達(dá)到減薄壁面附近邊界層，強(qiáng)化散熱器換熱的性能。[0040]優(yōu)選地，如圖3b所示，在本實(shí)用新型中，孔30傾斜于翅片的表面，如圖3a所 示，受到結(jié)構(gòu)的影響，散熱器翅間流動(dòng)方向F平行于散熱器翅片方向，在散熱器翅片附 近形成邊界層2，因此，在本實(shí)用新型中孔30與翅片間的主氣流的流動(dòng)方向F相傾斜(即 圖3b中的方向G)，這樣可以引導(dǎo)翅間流動(dòng)沖擊散熱器翅片附近的邊界層2流動(dòng)。[0041]進(jìn)一步地，為了減小打孔造成翅片的強(qiáng)度和流阻的影響，孔30的倒角可以設(shè)置 為圓角。[0042]在設(shè)置孔30的翅片上，可以在翅片組的主氣流方向F (即翅片間主氣流的流動(dòng)方 向)設(shè)置m行、在翅片的高度方向上設(shè)置η列個(gè)孔30，優(yōu)選地，m大于1，即在主氣流 方向上設(shè)置的孔30為多個(gè)，而在翅片的高度方向上可以設(shè)置1列(即單層孔)，也可以設(shè) 置多列孔30(即多層孔)。在具體應(yīng)用中可以根據(jù)翅片的大小確定孔30的大小以及m和 η的大小。通過(guò)設(shè)置多行多列的孔30可以進(jìn)一步提直翅散熱器的散熱性能。[0043]在具體實(shí)施過(guò)程中，在本實(shí)用新型中孔30可以設(shè)置在每隔一定個(gè)數(shù)翅片的一個(gè) 翅片上，具體地，可以每間隔一個(gè)翅片設(shè)置孔30，也可以間隔多個(gè)翅片設(shè)置孔30，在具 體應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)這種方式設(shè)置孔30可以在孔間產(chǎn)生如圖4所 示的蛇型流動(dòng)的氣流，從而可以對(duì)散熱器翅片附近的邊界層流動(dòng)產(chǎn)生沖擊，以增強(qiáng)直翅 散熱器的散熱性能。[0044]優(yōu)選地，如圖4所示，在同一翅片上的在主氣流方向上相鄰的兩個(gè)孔30的傾斜 方向相反，這樣可以延長(zhǎng)氣流流通路徑，增加流動(dòng)的湍流度。[0045]或者，在本實(shí)用新型中，孔30也可以設(shè)置在相鄰的多個(gè)翅片上，在具體應(yīng)用中可以是相鄰的兩個(gè)翅片、三個(gè)翅片.......以及所有翅片上都設(shè)置孔30。通過(guò)這種方式設(shè)置孔30可以在孔間產(chǎn)生如圖5所示的階梯型流動(dòng)的氣流，該氣流可以對(duì)散熱器翅片附近 的邊界層流動(dòng)產(chǎn)生沖擊，以增強(qiáng)直翅散熱器的散熱性能。并且，在相鄰多個(gè)翅片上的孔 30還可以對(duì)直翅散熱器的事個(gè)流場(chǎng)產(chǎn)生導(dǎo)流的作用，在單板熱設(shè)置中可以利用階梯的導(dǎo) 流作用，改善局部散熱條件。[0046]如圖5所示，在該打孔方式中，相鄰的上述多個(gè)翅片上的孔30的徑向不在同一 直線上，從而可以避免冷卻流產(chǎn)生短路現(xiàn)象。[0047]優(yōu)選地，如圖5所示，在該打孔方式中，相鄰的上述多個(gè)翅片上的孔30的傾斜 方向相同，從而可以減少孔30對(duì)氣流產(chǎn)生的阻力。[0048]實(shí)施例一[0049]在本實(shí)施例中，采用間隔翅片打孔的方式進(jìn)行打孔，并且，在本實(shí)施例中，間 隔翅片的數(shù)量為1，且采用單層的設(shè)計(jì)方式。[0050]圖6為本實(shí)施例中的直翅散熱器的翅片的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖為翅片的孔中心截 面圖。如圖6所示，在本實(shí)施例中，在散熱器翅片上制造有序孔，以引導(dǎo)翅間流動(dòng)沖擊 散熱器翅片附近的邊界層流動(dòng)。[0051]如圖6所示，在本實(shí)施例中，同一翅片在主氣流方向上相鄰的兩孔打孔方向相 反(即傾斜方向相反)。以三個(gè)翅片為一組，中間翅片通過(guò)打孔的方式增加散熱面積的方 式強(qiáng)化散熱效能，由于中間打孔翅片的導(dǎo)流作用交替的沖擊左右兩側(cè)的翅片附近的邊界 層，有效地提高散熱器的整體散熱性能。[0052]優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，打孔的方法應(yīng)當(dāng)與主流流動(dòng)方向形成銳角，并且在流體流經(jīng)的孔出口處進(jìn)行圓角處理，如圖7所示，以避免產(chǎn)生過(guò)大的壓降。[0053]采用本實(shí)施例提供的直翅散熱器，可以產(chǎn)生如圖4所示的蛇形流動(dòng)氣流，有效 地提高散熱器的整體散熱性能。[0054]實(shí)施例二[0055]在本實(shí)施例中，同樣采用間隔翅片打孔的方式進(jìn)行打孔，并且，在本實(shí)施例 中，間隔翅片的數(shù)量為1，與實(shí)施例一不同之處在于，在本實(shí)施例中采用多層的設(shè)計(jì)方 式。[0056]圖8a為本實(shí)施例的直翅散熱器的主視圖，圖池為本實(shí)施例的直翅散熱器的后視 圖，圖8c為本實(shí)施例的直翅散熱器的剖視圖，如圖8a 8c所示，在本實(shí)施例中設(shè)置在 翅片上的孔為多行多列，可以進(jìn)一步提高直翅散熱器的散熱性能。[0057]實(shí)施例三[0058]在本實(shí)施例中，采用相鄰多個(gè)翅片打孔的方式進(jìn)行打孔，并且，在本實(shí)施例 中，相鄰多個(gè)翅片為直翅散熱器的所有翅片，且采用單層的設(shè)計(jì)方式。[0059]圖9為本實(shí)施例中的直翅散熱器的翅片的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖為直翅散熱器的孔 中心截面圖。如圖9所示，在本實(shí)施例中，所有孔的傾斜方向相同，并且，相鄰翅片上 的孔的孔中心(即孔徑)不在同一條直線上，相鄰翅片打孔時(shí)需要進(jìn)行錯(cuò)位，從而可以 避免冷卻流體產(chǎn)生短路現(xiàn)象。[0060]在本實(shí)施例中，直翅散熱器的翅間氣流可以階梯流動(dòng)，可以對(duì)每一個(gè)翅片的流 動(dòng)邊界層進(jìn)行沖擊，而且由于打孔而增加的散熱面積也可以起到強(qiáng)化傳熱的目的。并 且，階梯流動(dòng)不僅能夠強(qiáng)化散熱器的散熱性，還能對(duì)整個(gè)流場(chǎng)產(chǎn)生導(dǎo)流的作用，在單板 熱設(shè)計(jì)中可以利用階梯流的這種導(dǎo)流作用，改善局部散熱條件。[0061]與蛇形流的打孔方式類(lèi)似，在本實(shí)施例中，打孔的方向也與主流流動(dòng)方向形成 銳角，在流體流經(jīng)的孔出口處進(jìn)行圓角處理，以避免產(chǎn)生過(guò)大的壓降。[0062]實(shí)施例四[0063]與實(shí)施例三不同之處在于，在本實(shí)施例中采用多層的設(shè)計(jì)方式。圖IOa為本實(shí) 施例的直翅散熱器的主視圖，圖IOb為本實(shí)施例的直翅散熱器的后視圖，圖IOc為本實(shí)施 例的直翅散熱器的剖視圖，如圖IOa IOc所示，在本實(shí)施例中設(shè)置在翅片上的孔為多行 多列，可以進(jìn)一步提高直翅散熱器的散熱性能。[0064]由于散熱器的性能與實(shí)際的工作環(huán)境有很大的關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí) 際的流場(chǎng)情況對(duì)于不同的散熱器進(jìn)行優(yōu)化，在翅間距不變的情況下，可以對(duì)如圖11的幾 個(gè)參數(shù)如孔徑d、孔傾角Α、相鄰翅片孔間距Li、同翅片孔間距L2、圓角大小以及孔型 進(jìn)行優(yōu)化。[0065]在本實(shí)用新型中，可以選擇如圖12所示的幾種孔型圓柱孔、圓錐孔、橢圓 孔。從而可以實(shí)際需要選擇合適的孔型。[0066]本實(shí)用新型進(jìn)行了一個(gè)未經(jīng)優(yōu)化的示例計(jì)算，其孔徑與孔間距比為1、開(kāi)孔方式 為圓錐型的蛇形流打孔散熱器，在采用相同的入口風(fēng)速lm/s時(shí)，與相同尺寸直翅散熱器 相比，根據(jù)本實(shí)用新型的直翅散熱器流動(dòng)的最大速度可以增大1.08m/s，翅片附近邊界層 厚度也有明顯的減薄跡象。[0067]本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)大翅片密度散熱器翅片打孔的方式引導(dǎo)翅間流動(dòng)沖擊散熱器壁面附近邊界層，達(dá)到強(qiáng)化散熱器散熱的目的?？梢源蟠鬁p輕系統(tǒng)散熱壓力。但需要另 外說(shuō)明的是，以上實(shí)例僅從理論上說(shuō)明該方法工作原理，實(shí)際情況中，需要考慮系統(tǒng)流 動(dòng)阻力來(lái)合理設(shè)計(jì)選擇翅片打孔的形式。盡量減小由于在翅片上打孔所造成的流動(dòng)阻力 的增加。[0068]并且，本實(shí)用新型不與通常采用的強(qiáng)化散熱器性能措施諸如提高風(fēng)速、增加翅 高、增加翅片微肋相沖突，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活搭配以達(dá)到進(jìn)一步強(qiáng)化散熱器性能目 的。[0069]從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型可以在不影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上達(dá)到 強(qiáng)化散熱器散熱性能的效果，在板級(jí)層次上解決了大翅片密度散熱器散熱效果不良的問(wèn) 題，大大減輕了系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)的壓力，達(dá)到降低系統(tǒng)風(fēng)扇功率、噪音以及成本的目的，可 以減輕系統(tǒng)的冗余熱設(shè)計(jì)和提高通信產(chǎn)品的可靠性，本實(shí)用新型工藝上實(shí)施簡(jiǎn)單，對(duì)加 工要求低，對(duì)于工藝所帶來(lái)的額外工作量不大。[0070]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種直翅散熱器，包括基座和翅片組，其特征在于，所述翅片組的翅片上具有穿 過(guò)所述翅片的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直翅散熱器，其特征在于，所述孔傾斜于所述翅片的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直翅散熱器，其特征在于，所述孔的倒角為圓角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的直翅散熱器，其特征在于，在所述翅片上，所 述孔在所述翅片組的主氣流方向設(shè)置有m行，在所述翅片的高度方向上設(shè)置有η列，其 中，m為大于1的整數(shù)，η為大于或等于1的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直翅散熱器，其特征在于，在所述翅片組中每隔一個(gè)或多個(gè) 翅片的一個(gè)翅片上具有所述孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直翅散熱器，其特征在于，在同一翅片上的、在所述主氣流 方向上相鄰的所述孔的傾斜方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直翅散熱器，其特征在于，在所述翅片組中相鄰的多個(gè)翅片 上具有所述孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直翅散熱器，其特征在于，在相鄰翅片上的所述孔的徑向不在同一直線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直翅散熱器，其特征在于，在所述多個(gè)翅片上的所述孔的傾 斜方向相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直翅散熱器，其特征在于，所述孔包括以下之一圓柱 孔、圓錐孔和橢圓孔。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直翅散熱器，以有效提高散熱器的散熱性能。根據(jù)本實(shí)用新型的直翅散熱器包括基座和翅片組，其中，在翅片組的翅片上具有穿過(guò)翅片的孔。根據(jù)本實(shí)用新型的直翅散熱器對(duì)加工要求低，可以降低直翅散熱器的加工成本，并且還可以提高直翅散熱器的散熱性能。
文檔編號(hào)F28F3/02GK201803638SQ20102014107
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者劉佩瑤, 呂英明, 王曉斐 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司