散热器的制作方法

本申请涉及散热技术领域，具体涉及一种散热器。

背景技术：

目前，由于智能化与集成化的普及，众多的电子元器件发热量较大，却又集中紧凑的安置在同一块电路板上，为了保证元器件长期可靠性，保证设备正常运行，增加散热装置是一个行之有效的方法。

目前的散热方式有：采用散热翅片对发热元器件进行散热，或者采用风扇与翅片组合的方式进行散热，但是由于翅片与发热元器件摆放位置以及风在翅片间的风场的影响，导致散热器散热效率低，翅片表面处于层流状态，空气流速低，换热量不足，发热模块的温度持续高温运行，对设备使用影响很大，对于元器件的可靠性也造成较大影响。

技术实现要素：

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种散热器，能够打破散热器的翅片表面的层流状态，改善翅片间以及翅片周围的空气流场，增强发热元器件的散热效率。

为了解决上述问题，本申请提供一种散热器，包括基板和翅片，多个翅片在基板上间隔设置，各翅片上分别设置有过流孔，翅片与气流的来向呈预设夹角，沿着气流的来向，翅片包括最先与气流接触的首端翅片以及最后与气流接触的末端翅片，位于首端翅片上的过流孔为首端过流孔，位于末端翅片上的过流孔为末端过流孔，在首端过流孔和末端过流孔之间的过流孔为中间过流孔，中间过流孔均位于首端过流孔和末端过流孔的中心连线上。

优选地，中心连线与第一平面之间的夹角为θ1，

其中第一平面为同时垂直于翅片的迎风面和基板的板面的平面，z1为首端过流孔的中心与第二平面之间的距离，该第二平面为平行于第一平面，经过热源区域且与首端过流孔的中心之间距离最小的平面，z2为首端过流孔的中心与第三平面之间的距离，该第三平面为平行于第一平面，经过热源区域且与首端过流孔的中心之间距离最大的平面，t为θ1的取值角度，l为首端翅片的迎风侧与热源区域之间的距离，d为过流孔的有效径值。

优选地，所有过流孔在沿着中心连线方向上的投影具有重合图形，该重合图形与中心连线之间的最小距离为d1，最大距离为d2，其中d∈[d1，d2]。

优选地，所有过流孔在沿着中心连线方向上的投影具有重合图形，该重合图形具有重心g，过流孔的有效径值d位于重心g与重合图形的最小距离和最大距离之间。

优选地，中心连线与基板的板面之间的夹角为θ2，

其中f(x)为过流孔与基板远离翅片的板面之间的距离，x为散热器整体宽度，t为散热器整体高度，p为热源区域发热量，w为散热器最大换热量，d为有效径值，y1为首端过流孔与基板远离翅片的板面之间的距离，y2为首端过流孔与基板安装翅片的板面之间的距离，x1为热源区域与首端翅片在翅片的排布方向上的距离，x2为热源区域在翅片的排布方向上的长度。

优选地，中间过流孔位于梭形区域内，其中梭形区域的两个端点分别为首端过流孔和末端过流孔的圆心。

优选地，梭形区域由第一锥形区域和第二锥形区域拼合形成，其中第一锥形区域为以首端过流孔的中心为原点，以a％θ1为锥角，以中心连线为旋转轴所形成的锥形区域，第二锥形区域为以末端过流孔的中心为原点，以a％θ1为锥角，以中心连线为旋转轴所形成的锥形区域。

优选地，中间过流孔位于梭形区域内，其中梭形区域的两个端点分别为首端过流孔和末端过流孔的圆心，梭形区域由第一锥形区域和第二锥形区域拼合形成，其中第一锥形区域为以首端过流孔的中心为原点，以b％θ2为锥角，以中心连线为旋转轴所形成的锥形区域，第二锥形区域为以末端过流孔的中心为原点，以b％θ2为锥角，以中心连线为旋转轴所形成的锥形区域。

优选地，a≤40，优选地，a≤30。

优选地，热源区域为以基板热流密度为散热对象，对热流密度的数值进行等势面绘制，最低等势面热流密度与最高等势面的热流密度占比在5％～100％的区域。

本申请提供的散热器，包括基板和翅片，多个翅片在基板上间隔设置，各翅片上分别设置有过流孔，翅片与气流的来向呈预设夹角，沿着气流的来向，翅片包括最先与气流接触的首端翅片以及最后与气流接触的末端翅片，位于首端翅片上的过流孔为首端过流孔，位于末端翅片上的过流孔为末端过流孔，在首端过流孔和末端过流孔之间的过流孔为中间过流孔，中间过流孔均位于首端过流孔和末端过流孔的中心连线上。本申请改变了散热器的气流流动方式，使得气流的来向并非沿着翅片的延伸方向，而是沿着过流孔的排布方向，从而使得气流在沿着过流孔流动的过程中，能够有效改变气流流动状态，从而打破散热器的翅片表面的层流状态，改善翅片间以及翅片周围的空气流场，增强发热元器件的散热效率。

附图说明

图1为本申请实施例的散热器在俯视图上的过流孔分布结构图；

图2为本申请实施例的散热器在主视图上的过流孔分布结构图；

图3为本申请实施例的散热器的过流孔设置区域范围示意图；

图4为本申请实施例的散热器的过流孔有效径值确定过程图。

附图标记表示为：

1、基板；2、首端翅片；3、末端翅片；4、首端过流孔；5、末端过流孔；6、中间过流孔；7、热源区域。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本申请的实施例，散热器包括基板1和翅片，多个所述翅片在所述基板1上间隔设置，各所述翅片上分别设置有过流孔，所述翅片与气流的来向呈预设夹角，沿着气流的来向，所述翅片包括最先与气流接触的首端翅片2以及最后与气流接触的末端翅片3，位于所述首端翅片2上的过流孔为首端过流孔4，位于所述末端翅片3上的过流孔为末端过流孔5，在所述首端过流孔4和所述末端过流孔5之间的过流孔为中间过流孔6，所述中间过流孔6均位于所述首端过流孔4和所述末端过流孔5的中心连线of上。

本申请改变了散热器的气流流动方式，使得气流的来向并非沿着翅片的延展方向，而是沿着过流孔的排布方向，因此，气流的主流通通道并非是相邻翅片之间的间隙，而是过流孔，从而使得气流在沿着过流孔流动的过程中，能够有效改变气流流动状态，从而打破散热器的翅片表面的层流状态，改善翅片间以及翅片周围的空气流场，增强发热元器件的散热效率。

在本申请中，气流在沿着过流孔进入到翅片之后，在过流孔中依次流动的过程中，会不断受到翅片的阻挡，因此，一部分气流会从过流孔流过，达到下一个过流孔处，另一部分气流会进入该过流孔所在的翅片与下一个过流孔所在翅片之间的间隙中，然后沿着翅片间隙流动，当气流经最后一个过流孔之后，会存在两种情况，一种情况是，过流孔贯穿所有的翅片，此时气流经过过流孔之后离开散热器，并带走散热器的热量；另一种情况是，过流孔穿过部分翅片，另外一部分翅片上并未设置过流孔，此时气流穿过过流孔之后，会在下一个翅片位置处收到阻挡，然后沿着该翅片与上一个翅片的间隙四处流动，带走散热器的热量。

由于气流是从过流孔进入翅片间隙，然后沿着翅片间隙四处流动，因此与现有的气流从翅片因此而沿着气流流向另一侧的散热方式不同，本申请的气流流动从过流孔处四散，气流流动路径更短，更加容易把热量带出，此外，这种气流流动由于是从过流孔向着四周流动，且是受到翅片阻挡后产生的流动，因此这种流动能够打破翅片表面的层流状态，改善翅片间以及翅片周围的空气流场，增强发热元器件的散热效率。

上述的预设夹角为大于0°的夹角，优选地，该预设夹角大于或等于45°，优选地为90°，也即，气流沿着垂直于翅片表面的方向来流，从而保证气流主要从过流孔进入到翅片内，保证气流的流动效果。

在本申请中，优选地，为了保证气流的流动效果，至少部分过流孔的面积和/或形状不同，从而使得气流流动过程中，必然会与翅片之间发生碰撞，保证气流能够产生乱流，提高气流与翅片之间的换热效果，在此种情况下，预设夹角可以为90度，由于气流流动过程中所流经的过流孔的面积或者形状发生了变化，因此能够保证气流与翅片之间发生碰撞，从而有效保证气流的流动效果。

在本申请中，优选地，为了保证气流的流动效果，还可以使得气流沿着相对于翅片表面倾斜的方向流动，也即，首端过流孔和末端过流孔的中心连线of相对于翅片表面倾斜设置，在此种情况下，所有过流孔的面积和/或形状可以不同，也可以所有的孔的面积和形状均相同，由于过流孔是沿着倾斜方向设置，因此，即使所有过流孔的面积和形状相同，只要控制气流的流动方向不与首端过流孔和末端过流孔的中心连线of平行，仍然可以达到本申请所想要达到的效果。

通过采用本申请的上述方案，能够使发热源附近的气流产生紊流现象，不是单单依靠于仅增加换热面积增强换热，而且改变了气流的流动方式，通过此方式达到机组发热模块平均温降5℃，最高温降16℃的效果。

上述的过流孔可以为圆形孔、椭圆形孔、条形孔或者多边形孔，也可以为多种形状的孔的组合，即，不同翅片上的过流孔形状不同，或者至少部分翅片上的过流孔的形状不同。

优选地，每个翅片上的过流孔均为单一孔，能够保证气流沿着过流孔流动方向的单一性。

在本申请的一个实施例中，所述中心连线of与第一平面之间的夹角为θ1，

其中第一平面为同时垂直于所述翅片的迎风面和所述基板1的板面的平面，z1为首端过流孔4的中心与第二平面之间的距离，该第二平面为平行于第一平面，经过热源区域7且与首端过流孔4的中心之间距离最小的平面，z2为首端过流孔4的中心与第三平面之间的距离，该第三平面为平行于第一平面，经过热源区域7且与首端过流孔4的中心之间距离最大的平面，t为θ1的取值角度，l为首端翅片2的迎风侧与热源区域7之间的距离，d为过流孔的有效径值。其中l取值在首端翅片2的迎风侧与热源区域7之间的最大距离和最小距离之间，或者为最大距离或最小距离。

在散热器的俯视图上，起始的首端过流孔4的中心是位于热源区域7之外，首端过流孔4和末端过流孔5的中心连线of从首端过流孔4的中心向着热源区域7倾斜，并从热源区域7的中心区域经过，从而使得位于热源区域7中心区域下方的翅片上均分布有过流孔，能够对热源区域7形成更加有效的散热，提高散热效果。优选地，末端过流孔5也是位于热源区域7外的，从而能够保证热源区域7整体都能够被过流孔7冷却，提高热源区域7的整体冷却效果。

过流孔的有效径值为气流流经所有的过流孔的过程中，所能够通过的有效面积等效为圆孔后的直径，表征在经过所有的过流孔之后的气流有效流通面积。

在其中一个实施例中，所有过流孔在沿着中心连线of方向上的投影具有重合图形，该重合图形为气流的有效通流截面，假设该重合图形与中心连线of之间的最小距离为d1，最大距离为d2，其中d∈[d1，d2]。由于重合图形与中心连线of之间的最小距离为d1，最大距离为d2，因此，当所形成的重合图形为圆时，d＝d1＝d2，当所形成的重合图形为多种图形的拼接图形时，此时重合图形的有效面积在以d1为直径的圆面积和以d2为直径的圆面积之间，也即，d的取值在d1和d2之间。

结合参见图4所示，在另外一个实施例中，所有过流孔在沿着中心连线of方向上的投影具有重合图形，该重合图形具有重心g，过流孔的有效径值d位于重心g与重合图形的最小距离d1和最大距离d2之间，且包括两个端点，即d∈[d1，d2]。本实施例与上一实施例确定有效径值的方式大致相同，不同之处在于，两者所选择的有效径值d的圆心可能不同。

通过上述的方式，能够有效确定过流孔的有效径值，进而能够确定出准确的θ1角，使得过流孔能够沿着最佳的角度进行排布，保证散热器对于散热区域7具有最佳的散热效果。

当确定过流孔的有效径值之后，可以确定过流孔所形成的有效空腔最优体积为πd/2²*h，其中h为首端过流孔4和所述末端过流孔5的中心连线of的长度。有效空腔最优体积的范围在πd/2²*h1与πd/2²*h2之间，其中h1为具有过流孔的翅片的整体宽度最小值，h2为具有过流孔的翅片所形成的立体结构的对角线长度。

在本申请的另外一个实施例中，所述中心连线of与所述基板1的板面之间的夹角为θ2，

其中f(x)为过流孔与基板1远离翅片的板面之间的距离，x为散热器整体宽度，t为散热器整体高度，p为热源区域7发热量，w为散热器最大换热量，d为有效径值，y1为首端过流孔4与基板1远离翅片的板面之间的距离，y2为首端过流孔4与基板1安装翅片的板面之间的距离，x1为热源区域7与首端翅片2在翅片的排布方向上的距离，x2为热源区域7在翅片的排布方向上的长度。

在本实施例中，为了保证过流孔能够开设在合适区域范围，保证气流的流动效果，在其中一个实施例中，所述中间过流孔6位于梭形区域内，其中梭形区域的两个端点分别为首端过流孔4和末端过流孔5的圆心。

具体而言，所述梭形区域由第一锥形区域和第二锥形区域拼合形成，其中第一锥形区域为以首端过流孔4的中心为原点，以a％θ1为锥角，以中心连线of为旋转轴所形成的锥形区域，第二锥形区域为以末端过流孔5的中心为原点，以a％θ1为锥角，以中心连线of为旋转轴所形成的锥形区域。

在另外一个实施例中，所述中间过流孔6位于梭形区域内，其中梭形区域的两个端点分别为首端过流孔4和末端过流孔5的圆心，所述梭形区域由第一锥形区域和第二锥形区域拼合形成，其中第一锥形区域为以首端过流孔4的中心为原点，以b％θ2为锥角，以中心连线of为旋转轴所形成的锥形区域，第二锥形区域为以末端过流孔5的中心为原点，以b％θ2为锥角，以中心连线of为旋转轴所形成的锥形区域。

不管过流孔采用何种形状，均以不超出上述锥形区域的范围为宜。

上述的a≤40，也即，过流孔均位于首端过流孔4和末端过流孔5的中心连线of偏摆±20％θ1后旋转所形成的梭形区域内。

优选地，a≤30，可以进一步限缩过流孔的设置区域范围，从而进一步精确确定过流孔的设置位置，进一步提高过流孔的散热有效性。

上述的b≤40，优选地，b≤30。

由于过流孔均位于梭形区域范围内，因此能够准确定义过流孔的设置位置和大小，避免过流孔相对于中心连线of偏离过远而降低气流的有效流通面积，同时避免过流孔开设过大而对过流孔的作用造成不利影响。

在本实施例中，所述热源区域7为以基板1热流密度为散热对象，对热流密度的数值进行等势面绘制，其中热源区域7为等势面热流密度相对于最高等势面的热流密度占比在5％～100％的区域。以图1为例，当热源区域为矩形区域时，热源区域1的最大热流密度等势线为矩形区域的两个相对侧边的中心的连线，l为首端翅片2的迎风侧与热源区域7的最大热流密度等势线之间的距离。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。