[实用新型]一种铝制半导体器件散热器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及半导体器件的散热技术领域，特别是有由导热块、铝挤出成形的肋片和 风扇组成的散热器。

背景技术

随着半导体功率器件、半导体发光器件的功率提高，特别是半导体集成电路晶体管数量 的增加，以及工作频率的增加，其间发热量也随着增加，当前计算机CPU以及GPU芯片散 热问题已经成了计算机发展过程中的障碍。长期以来，电子器件的散热不被重视，技术一直 处于原始的传热概念阶段，上世纪六十至七十年代，传热技术的研究已经非常完善了，只要 将其中的研究成果，采用正确的方法，引入电子器件的散热技术，就可以得到显著的结果。

现有一种CPU芯片铝材散热器：圆柱的一端面为吸热面，它紧贴在芯片的散热面上， 圆柱的侧面四周伸出许多肋片，也称之为太阳花，风扇在圆柱的另一端，吸热面背对的一侧， 风扇和圆柱同轴；芯片产生的热量通过芯片的散热面与圆柱上的吸热面接触导热，传到圆柱， 热量在圆柱内以导热的方式传到圆柱侧面，再传到肋片上，风扇驱动空气，流经肋片，以对 流传热方式将热量传到空气中，散出，圆柱在此仅起导热作用，因而就称之为导热块。这种 结构优点有：由于风扇和圆柱(导热块)同轴，风扇驱动空气，顺着圆柱侧面、以及肋片流 动，有效地减小风扇电机引起的肋片中空气流动死区的存在；由于肋片和圆柱(导热块)是 采用铝挤出工艺成形，肋片和导热块是一体，保证了肋片和圆柱之间的热传导。

但现产品设计时没有深入地分析该散热器中的传热过程和空气流动过程，都是采用现市 场上的单级轴流式风扇，没有考虑到不同的风扇其风压与流量的特性关系，并不清楚现市场 上普遍采用的单级轴流式风扇，其叶片设计是以通风为目的，以风量最大为目标，不考虑风 压，因而在用于散热器时，如果肋片密集，流动阻力大时，其风量迅速下降，噪音也大。面 对不断增加的CPU发热量，加密肋片，仅仅从提高转速来提高风量风压，带来震动、噪音、 轴承寿命问题的同时，风量风压并没有得到有效提高，因为，轴流式风扇中的叶片相对空气 流的冲角有适合的范围，超过该范围，性能则迅速下降。也就是说，现单级轴流式风扇不适 用于肋片高度密集的散热器。

现产品为了提高散热量，一味地加大、加高肋片尺寸。肋长(肋片根处，靠导热块处， 到肋片尖处的长度)达到30mm，肋长加长了，为不降低肋效率，增加肋片厚度，根处肋厚 达到2mm，肋片之间的间隙为2～3mm，这样稀的肋片密度，散热面积不足时，只好增加肋 片肋宽(导热块高度方向的距离)达到30mm，这就导致整个散热器尺寸非常之大，是计算 机主板上占主要空间尺寸的器件，已经是减小计算机尺寸、紧凑化设计中的障碍。这些不合 理设计还造成散热器的铝材用量大，成本高。

发明内容

本实用新型是针对上述散热器进行改进，采用离心式风扇或多级轴流式风扇，提高风压， 进而可增加肋片密度，优化尺寸，减小肋片厚度，减小散热尺寸，降低材料成本，又进一步 提高散热量。

本实用新型的技术方案是：散热器主要部件包括有：导热块、肋片和风扇，导热块上有 一平整的吸热面，在导热块侧面四周设置有肋片，肋片顺着周向朝一个方向弯曲，肋片为铝 材，采用挤出工艺，整体挤出成形；风扇设置在和吸热面背对的一侧，这些结构与现被称为 太阳花式的CPU散热器类似。本实用新型的特征在于：风扇为离心式风扇，或多级轴流式 风扇。

在同样的转速和扇叶直径的情况下，离心式风扇的风压高于单级轴流式风扇，并且风压 和流量特性也更好；多级轴流式风扇，则通过增加扇叶级数来提高风压，而转速不必增加。 因而风扇的转速、振动、噪音降低，电机轴承寿命增加。风压的提高，尤其是采用多级轴流 式风扇，可以通过增加扇叶级数得到更高的风压，就可以减小肋片之间的间隙，将带来显著 的效果。

根据传热学和空气动力学，可得知：本实用新型中肋片内的空气对流传热属于窄缝内对 流传热，空气对流传热系数和肋片之间的间隙尺寸成反比，也就是说间隙越小，即肋片越密 (散热器越紧凑)，空气对流传热系数越高。因而减小肋片间隙，不仅增大了传热面积，而 且还提高空气对流传热系数，效应是双倍地提高。