一种高性能散热器及其翅片布置方法与流程

本发明涉及一种高性能散热器及其翅片布置方法。

背景技术：

随着现代电子设备(如中央处理器CPU)向大功率化、小型化的方向发展，人们对电子设备冷却技术提出了更高的要求，以确保电子设备工作在许可的温度范围内，使电子设备工作具有充分的可靠性和寿命。

然而，现有散热器存在以下问题：

电子设备的散热/冷却系统通常都配置有散热器，现有的散热器大多数使用的是具有一定厚度的平直翅片，这些直翅片一般均匀并列布置在散热器基板上，相邻的直翅片之间形成冷却空气流道。翅片通过钎焊方式固定在基板上。

如现有的实用新型专利“翅片底折面金属一体化散热器”(申请号：01200624.6)，以及实用新型专利“共用散热装置”(申请号：200620012540.2)，以及发明专利“一种散热器”(申请号：201180001950.0)，涉及到一种用来对两个CPU进行冷却的散热器，该散热器由两个基板、多个散热肋片，以及热管组成。该基板和肋片由铜或铝加工而成。散热肋片通过底部壁面焊接固定在基板上，每个肋片呈型，基板上横向之间的肋片顶部相扣而成一个整体散热器。肋片之间的空隙形成流道，热量通过对流方式从肋片侧壁面、顶部壁面和底部壁面传递给冷却气流。

冷却空气在风机的驱动下流过散热器翅片间的流道，带走热量从而降低基板温度，但也相应产生了流动压降损失。对于散热器翅片间的冷却空气流动，随着翅片表面流动和热边界层的发展气流与翅片间的对流传热效率不断降低，因此散热器性能受到限制。对于现有的散热器，如需进一步提高散热器性能，需要加大冷却空气流速，但这同时会带来更大的流动损失和压降，使得风机功率大幅增大，风机的噪声也变得更大。这与电子设备追求更加节能和静音的设计目标要求不符。

因此，在一定风机功率条件下提高散热器热性能是个挑战性任务，需要根据冷却流体流动传热过程的特点相应匹配翅片的参数，并优化翅片的结构和布置，以提高散热器性能。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在不额外增加风机功耗条件下提高散热器性能的技术。

为实现上述目的，本发明提供了一种高性能散热器，包括多个翅片，各个翅片具有不同的厚度，其中，沿气流的流动方向，下游的翅片的厚度小于上游的翅片的厚度。

进一步地，沿气流的流动方向，下游的翅片的厚度相对于上游的翅片的厚度依次减薄。

进一步地，所述多个翅片呈错列排列。

进一步地，沿气流的流动方向，下游的翅片与上游的翅片之间呈错列排列。

进一步地，相对于上游翅片，下游翅片横向偏置0.1mm～1/2的翅片间距。

进一步地，沿气流的流动方向，所述多个翅片包括多组翅片，其中任一组翅片的长度与另一组翅片的长度不同。

进一步地，所述多个翅片包括位于第一组翅片和第二组翅片，第一组翅片中单个翅片的厚度为0.2～0.8mm，长度为10～100mm；第二组翅片中单个翅片的厚度为0.1～0.3mm，长度为10～100mm。

进一步地，所述翅片的顶部折面被设置为搭扣在相邻的翅片上，翅片之间形成冷却通道，使得所述冷却通道的宽度即翅片间距为1.0～5.0mm。

进一步地，沿气流的流动方向，下游翅片的翅片间距小于上游翅片的翅片间距。

进一步地，所述散热器还包括基板，所述翅片被焊接固定在所述基板上。

进一步地，所述基板设置有多个，多个基板采用分离式布置，每个基板上设置有所述多个翅片。

本发明中提及的翅片间距，即冷却通道，指的是相邻两翅片之间的间距。

在本发明的较佳实施方式中，一种高性能散热器，包括多个翅片，各个翅片之间具有不同的厚度，具体地，沿气流的流动方向，下游的翅片的厚度小于上游的翅片的厚度，并且下游的翅片与上游的翅片之间呈错列排列。这样布置的优势在于：对于上游翅片，表面的流体对流传热系数高，并且流体与翅片间的温差也大，因此气流与翅片的传热性能很高，因此在上游翅片的厚度可以较大，这有利于维持翅片较高的热效率。随着流动向下游发展，流动边界层不断变厚，气流温度也在不断升高，因此下游流体的对流传热能力不断下降。为了高效率地改善下游流体与翅片的对流传热性能，将下游翅片与上游翅片错列布置，并将下游翅片厚度减薄。这样做的目的在于，使流动和热边界层在下游翅片表面重新发展从而提高下游翅片表面对流传热系数；另一方面，下游翅片与上游翅片错开布置，有利于下游翅片与上游翅片间通道中的温度较低的气流接触，这增大了下游翅片与冷却流体的温差，有利于提高下游翅片的传热能力。另一方面，由于下游气流的传热能力不断降低，因此下游错列布置的翅片厚度减小，以降低流动压力损失。

本发明的具有这样翅片布置特点的散热器具有优异的传热及流阻性能，是一种高性能散热器。在相同风机功耗条件下，该新型散热器比现有的散热器性能有显著地提升。

本发明还提供了一种上述散热器中的翅片布置方法，该方法包括：沿气流的流动方向，将多个不同厚度的翅片焊接固定在基板上，并使下游翅片与上游翅片错开布置，即使得下游的翅片与上游的翅片之间呈错列排列。

进一步地，所述方法还包括：使下游的翅片的厚度小于上游的翅片的厚度。

进一步地，所述方法还包括：使下游的翅片的厚度相对于上游的翅片的厚度依次减薄。

进一步地，所述方法还包括：使下游翅片相对于上游翅片横向偏置0.1mm～二分之一的翅片间距。

进一步地，所述方法还包括：在基板上设置多组翅片，并使得其中任一组翅片的长度与另一组翅片的长度不同。

进一步地，所述方法还包括：在基板上设置第一组翅片和第二组翅片，并使得第一组翅片中单个翅片的厚度为0.2～0.8mm，长度为10～100mm；第二组翅片中单个翅片的厚度为0.1～0.3mm，长度为10～100mm。

进一步地，所述方法还包括：将翅片的顶部折面搭扣在相邻的翅片上，从而使得翅片之间形成冷却通道，将该冷却通道的宽度即翅片间距设置为1.0～5.0mm。

进一步地，所述方法还包括：将多个基板采用分离式布置，并在每个基板上设置多个翅片，并使得在每个基板上，下游的翅片的厚度小于上游的翅片的厚度。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的实施例1的散热器中的翅片布置示意图；

图2是本发明的实施例3的散热器中的翅片布置示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例的散热器包括基板1和通过钎焊粘结在基板上的多个翅片，沿气流的流动方向(图中箭头A所示)，多个翅片包括第一组翅片2(处于上游的翅片)和第二组翅片(处于下游的翅片)。第一组翅片2中单个翅片21的厚度为0.2-0.8mm，长度为10-100mm；第二组翅片3中单个翅片31的厚度为0.1-0.3mm，长度为10-100mm。并且第二组翅片3与第一组翅片2之间呈错列排布。第一组翅片2的厚度大于第二组翅片3的厚度。每组翅片中，翅片的顶部折面搭扣在相邻的翅片上，翅片之间形成冷却通道，使得翅片间距(冷却通道宽度)为1.0-5.0mm。本实施例中，第一组翅片2中的翅片间距与第二组翅片3中的翅片间距相同，但错列布置。相对于第一组翅片2，第二组翅片3横向偏置0.1mm-1/2的翅片间距。

在其它实施例中，沿气流的流动方向，也可以将翅片设置为3组甚至更多组，翅片参数及排布规律符合上述规则。

实施例2：

为了进一步提高散热器性能，还可以在实施例1的基础上，将第二组翅片3的厚度减薄并减小翅片间距，从而增加下游翅片密度，增大换热面积，以提高散热器性能。本实施例中，第一组翅片2的翅片间距为1.0-5.0mm，翅片的厚度为0.2-0.8mm；第二组翅片3的翅片间距为1.0-5.0mm，翅片的厚度0.1-0.3mm。

本实施例将下游翅片厚度减薄并将间距设置为小于上游翅片间距，将上游翅片和下游翅片错列布置，从而获得了更好的散热器热性能。

实施例3：

如图2所示，图中箭头A的方向表示气流的流动方向，本实施例中，散热器的基板1设置有多个，多个基板采用分离式布置，以便灵活布置散热器翅片。每个基板上设置有多个翅片4，翅片4的布置规律遵守实施例1和实施例2中的规律。

在每个散热器基板上，翅片分段式布置，从上游到下游翅片厚度不断减薄，上游和下游翅片错列布置，以获得最好的散热器热性能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。