专利名称：散热片和制造具有散热片的冷却式装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种散热片，其包括例如基座等安装结构，用于通过与电子设备进行热接触的方式被安装，散热片具有第一末端和与第一末端相对的第二末端且包含第一传热结构，第一传热结构包括在间隔开的一些第一壁，这些第一壁通过与所述安装结构进行热接触的方式被安装；这些第一壁界定了散热片的多个主要空气流道，主要空气流道在第一末端与第二末端之间延伸且在第一末端和第二末端处开口，且散热片还包括多个第二传热结构，第二传热结构通过与第一壁进行热接触的方式被安装，第二传热结构包括间隔开的一些第二壁，这些第二壁界定了在所述第一末端与所述第二末端之间延伸的多个次要流道。
背景技术：
如上所述的散热片可以参见专利号为4 270 604的美国专利。此类散热片所具有的问题在于，由波状鳍片界定的次要流道引起较高压降，同时驱动空气穿过散热片的任何风扇具有相应较高的功率消耗。使次要流道较宽将减少压降，但也会减少所传送的热能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种新颖的散热片，其减少风扇能量消耗，同时仍提供有效的传热。这通过技术方案I中所定义的散热片来实现。第二传热结构可以使得其可由最终用户根据由电子设备的任何局部热点的位置所确定的特定图案进行布置的方式来安装；举例来说，第二传热结构可以可滑动方式安装到主要空气流道。根据本发明的制造方法还允许散热片提供非常有效的冷却。本发明是基于以下发现通过沿穿过散热片的流径的长提供间隔开的传热结构，可显著减少用于驱动空气穿过散热片所需要的风扇功率，而不会危及特定电子设备的具体冷却要求。更明确地说，只有一些主要空气流道可包括任何间隔开的第二传热结构，主要空气流道中的两个邻近的第二传热结构之间的风室部分地由第一传热结构的两个相对的第一壁界定。本发明的理论背景如下。散热片的两个非常重要的属性是其基于传热系数h(W/m2K)和散热片面积的冷却能力以及用于空气穿过散热片的流体阻力或降压。较高的流动阻力需要较高的风扇功率消耗，且可增大散热片所产生的噪声级。展示上述属性之间的关系的相关公式为Q = h*A* (T1-T2)(等式 I)其中Q为所传送的热量，A为由散热片基座和鳍片所界定的传热面积，且T1-T2为散热片与周围空气之间的温度差。
Pd = F*L/D*V~2*Ro/2(等式 2)-其中Pd为穿过散热片的压降，F为雷诺相依系数(对于湍流和层流为不同的)，D为流道或通道的等效直径(=4*S/U，其中S为通道面积，U为通道周长)，V为空气速度，且Ro为空气密度。h = Nu*L/D(等式 3)-其中Nu 为努姗数(Nusselt number),且 L 为 λ 值。从上述公式了解到，与传统的散热片流道/通道相比，在较小且较短的通道中h较高。还可看到，压降Pd在本新颖散热片的情况下变得较低。使用两个或两个以上第二传热结构导致散热片面积增大，且连同较佳的h和Pd —起产生具有高冷却能力和低压降的较有效散热片。
·为在本描述内容的以下详述部分中，将参看图式中所展示的示范性实施例来更详细地解释本发明，在所述图式中图Ia展示具有常规散热片的电子设备，图Ib以放大尺寸展示从一个末端处看到的图Ia的常规散热片，图Ic为安装于热源上的另一已知散热片的端视图，图2a和图2b为散热片的两个替代性第一实施例的透视图，图3a为具有个别流道的第一传热结构的透视图，图3b展示待布置于第一传热结构的个别流道内部的第二传热结构，图4a和图4b展示具有第一传热结构的替代性L形状的替代性散热片的端视图，图5展示在例如图I的电子设备等电子装置上的不均匀温度分布，图6示意性展示从上方看到的用以适应如图5所示的较高温度区域的第二传热结构的布置，且图7a和图7b展示包括经布置以允许独立供应冷却空气的若干散热片的布置。
具体实施例方式图Ia展示电子设备E'，在此实例中为无线电滤波器单元(RFU)，其产生热能且与常规的散热片I,热连接以用于冷却所述设备E,。散热片I'包括基座3,，其直接安装于电子设备E'之上。多个直立且平行的第一壁35'从基座3'延伸。第一壁35'界定了多个平行的空气流道1(V。空气通过经由基座3'与电子设备Ei热接触来冷却被加热的第一壁35'。如图所示，空气流道10'在散热片的相对末端A'、B'处打开且与基座相对。可借助于风扇(未图示)在相对末端A'、B'之间沿空气流道10'的长度驱动空气。图Ib以放大尺寸展示从末端A'、B'中的一者处看到的图Ia的常规散热片。从US 4 270 604获得的图Ic展示安装于例如晶体管等热源上的另一已知散热片。图2a和图2b展示根据本发明的散热片I的两个替代性第一实施例。以热接触方式安装到金属基座3上的第一传热结构30具有平行的第一金属壁35，例如铝壁，其间界定有平行的主要空气流道10以供空气在散热片I的相对末端A、B之间的大体方向上流动。第一传热结构30可以以不同方式进行制造，例如通过挤压或通过以褶状方式折叠金属板，如图3a所示。优选地将邻近的第一壁35之间的内侧距离或间距s选择为大于8mm，优选地大约为10到20mm。优选地，第一壁35全部间隔开相同的距离S。图2a和图2b还展示多个第二传热结构40，其在主要空气流道10内部在末端A与B之间的方向上间隔开布置。尽管所述间隔开的第二结构40可仅布置在一些主要空气流道10中，如其在下文进一步论述的实施例中那样，但在所展示的实施例中，其布置在所有主要流道10中。如图3b所示，第二传热结构40优选地由多个间隔开的平行的第二壁45界定，所述第二壁45例如为铝材料壁，在所述第二壁45之间界定有在散热片I的相对末端A、B之间延伸的次要空气流道42，其中邻近的第二壁45之间的内侧距离P优选地小于6mm，最优选地大约为2到3mm。优选地，第二壁45间隔开相同的距离P。当安装在主要空气流道10内部时，第二传热结构40各自与第一壁35热接触以允
许有效地将热量从基座3传导到第一壁，传导到第二壁45，且接着传导到在第二壁45之间的次要流道42中流动的空气。在图3b的实施例中，第二传热结构40的宽度w基本上对应于第一壁35之间的内部间距S，第二壁45垂直于第一壁35延伸。在图2b中，第二传热结构40经配置以安装成使第二壁45垂直于基座3延伸，优选地使第二壁45的下部末端热接触基座3。优选地，第二传热结构40为原理上如同上文所描述的第一结构30那样制造的折叠结构，其中在图2a中连接末端部分或壁41通过焊接或铜焊工艺优选地以气密方式邻接第一壁35，而在图2b中第二壁45或连接壁41邻接相对的第一壁35。在图4a和图4b的第二实施例中，第二传热结构40通过上文所描述方式来形成和布置；然而，第一传热结构30是通过例如经由铜焊或焊接操作将L形板35安装成与基座3热接触的方式来形成，所述L形板的连结板部分在其间界定主要空气流道10，且其中第二传热结构40的第二壁45布置成基本上与基座3平行或垂直于基座3。在此实施例中，所有邻近的主要流道20均向上开口。图5说明了对于例如图Ia所示的电子设备进行的温度测量，且尤其展示以某种图案在设备E的整个表面上出现的“热点”或较高温度区域H的典型存在。根据图6中所说明的本发明的实施例，散热片I用于通过实现局部增强的热传导的方式来提供增强的局部冷却，其中，局部增强的热传导是通过在前述提到的区域H上方局部放置第二传热结构40来实现。与图Ic所示的解决方案相反，跨越主要空气流道10的压降保持相对较低，因为第二传热结构仅布置在对从设备E的表面耗散热量的需要增大的地方。虽然优选的是通过焊接工艺将第二传热结构锁定在恰当位置处，但也可以想像到，可通过凸缘与轨道之间相互协作通过可滑动方式安装在主要空气通道10中，从而允许用户根据需要通过沿主要流道20进行滑动移动来定位第二传热结构40。在图7a中，电子设备E具备根据本发明的若干散热片1，其中每一散热片I的第二传热结构40布置成错列图案，借此其处于相互偏移的位置中。隔离壁9允许独立地将由标号5识别的冷却空气供应到每一散热片1，所述冷却空气进入相应的入口 6。图7b中展示类似的解决方案，其中散热片I通过腔室或区域Ι、Π连通，在腔室或区域Ι、Π中空气发生混合。在图7a和图7b的实施例中，散热片I可具备盖子，借此所有空气从一个末端A流到另一末端。
权利要求
1.一种散热片(I)，其适于安装成与电子设备热接触，所述散热片具有基座(3)、第一末端(A)和与所述第一末端(A)相对的第二末端⑶且包含 第一传热结构(30)，其包含从所述基座(3)延伸的间隔开的一些第一壁(35)， 所述第一壁(35)界定了所述散热片的多个邻近的主要空气流道(10)，所述邻近的主要空气流道(10)在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸且在所述第一末端(A)和所述第二末端(B)处开口， 以及 多个第二传热结构(40)，第二壁(45)通过与所述第一壁(35)进行热接触的方式被安装，所述第二热结构包括间隔开的一些第二壁(45)，所述第二壁(45)界定了在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸的多个次要流道(42)， 所述散热片的特征在于，至少一些所述主要空气流道(10)各自包括以间隔开的关系布置的所述第二传热结构(40)中的两者或两者以上，主要空气流道中的两个邻近的第二传热结构(40)之间的风室(4)部分地由所述第一传热结构(30)的两个相对的第一壁(35)界定。
2.根据权利要求I所述的散热片，其中所有所述主要空气流道(10)各自包括所述第二传热结构(40)中的两者或两者以上。
3.根据权利要求I或2所述的散热片，所述第二传热结构(40)在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间的方向上以间隔开的关系布置。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第二传热结构在所述散热片上均匀地分布在相互偏移的位置中。
5.根据前述权利要求I到3中任一权利要求所述的散热片，其中所述第二传热结构可例如以可滑动方式以对应于所述电子设备的较高产热区域(H)的图案进行布置。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述在空间上分隔开的一些第一壁(35)由连接壁(38)连接。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第一传热结构(30)和/或所述第二传热结构(40)由相应的折叠板界定，所述折叠板例如为折叠金属板。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第一结构(30)的所述第一壁(35)间隔开5到30mm。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第一传热结构(30)的所述第一壁(35)间隔开相同的距离(S)。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第二传热结构(40)的所述第二壁(45)在某一方向上从所述基座(3)延伸,优选地与所述第一壁(35)平行。
11.根据前述权利要求所述的散热片，所述第二壁(45)的一端与所述基座(3)热接触。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第二传热结构(40)的所述第二壁(45)间隔开少于6mm。
13.根据前述权利要求所述的散热片，所述第二传热结构(40)的所述第二壁(45)间隔开I到3_。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述第二传热结构(40)的所述第二壁(45)间隔开相同的距离(P)。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，其中所述第二传热结构(40)通过铜焊工艺焊接到所述第一传热结构(30)的所述第一壁(35)。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片，所述基座(3)适于安装到所述电子设备(E)上。
17.一种电子设备(E)，其包括根据前述权利要求中任一权利要求所述的散热片(I)。
18.根据前述权利要求所述的电子设备，其包括多个所述散热片(I)，且包括用于所述散热片(I)中的每一者的单独空气入流道(6)。
19.一种制造冷却式装置的方法，所述冷却式装置包括安装于电子设备(E)上的散热片⑴， 所述散热片(I)具有基座(3)、第一末端(A)和与所述第一末端(A)相对的第二末端(B)且包含 第一传热结构(30)，其包含从所述基座(3)延伸的间隔开的一些第一壁(35)， 所述第一壁(35)界定所述散热片的多个主要空气流道(10)，所述主要空气流道(10)在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸且在所述第一末端(A)和所述第二末端(B)处开放， 以及 多个第二传热结构(40)，其安装成与所述第一壁(35)热接触且包括间隔开的第二壁(45)，所述第二壁(45)界定在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸的多个次要流道(42)， 所述方法包含以下步骤 首先确定所述电子设备(E)的产生相对较高热能的区域(H)的图案， 接着根据所述所确定的图案将至少一些所述第二传热结构(40)布置在所述主要流道(10)中，以及 接着将所述散热片(I)以热接触方式安装在所述电子设备(E)上，其中所述第二传热结构(40)的图案对应于所述产生相对较高热能的区域(H)的图案。
20.根据前述权利要求所述的方法，其中至少一些所述主要空气流道(10)各自包括以间隔开的关系布置的所述第二传热结构(40)中的两者或两者以上，主要空气流道中的两个邻近的第二传热结构(40)之间的风室(4)部分地由所述第一传热结构(30)的两个相对的第一壁(35)界定。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其包括将通风器(8)安装到所述散热片(I)上的另一步骤。
22.根据权利要求19或20或21所述的方法，所述电子设备(E)为无线电滤波器单元或 CPU。
全文摘要
本发明提供一种散热片(1)，其包括例如安装基座等安装结构，且适于安装成与电子设备热接触，所述散热片具有第一末端(A)和与所述第一末端(A)相对的第二末端(B)且包含-第一传热结构(30)，其包含安装成与所述安装结构热接触的间隔开的一些第一壁(35)，-所述第一壁(35)界定所述散热片的多个主要空气流道(10)，所述主要空气流道(10)在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸且在所述第一末端(A)和所述第二末端(B)处开放，以及-多个第二传热结构(40)，其安装成与所述第一壁(35)热接触且包括间隔开的第二壁(45)，所述第二壁(45)界定在所述第一末端(A)与所述第二末端(B)之间延伸的多个次要流道(42)，其中至少一些所述主要空气流道(10、20)各自包括以间隔开的关系布置的所述第二传热结构(40)中的两者或两者以上，主要空气流道中的两个邻近的第二传热结构(40)之间的风室(4)部分地由所述第一传热结构(30)的两个相对的第一壁(35)界定。
文档编号H01L23/467GK102959701SQ201180002793
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者维迪姆·塔索 申请人:华为技术有限公司