专利名称：风扇辅助的冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及冷却装置，更具体地说，本发明涉及一种用于从集成电路器件中除去热量的冷却装置。
集成电路器件在现代电子装置中的应用日益增加。一个普遍的应用实例是在计算机中的应用。大多数计算机(包括个人计算机)的中央处理器都是由集成电路器件构成的。
在正常运行期间，集成电路器件将产生大量的热。如果不能连续不断地除去这些热量，集成电路器件将可能过热，从而导致该器件的损伤和/或其工作性能的降低。为了避免过热，集成电路冷却装置常常与集成电路器件一起使用。
一种这样的冷却装置是有风扇辅助的冷却装置。在这类装置中，冷却装置是由一种例如铝这样的容易导热的材料所制成。这种冷却装置通常放置在集成电路器件的上面并且与其相接触。由于这种接触，集成电路所产生的热量就离开集成电路而传导到该冷却装置上。
为了增加冷却装置的表面积，从而使从冷却装置传送到周围空气中的热量达到最大，冷却装置可以包括多个冷却翼片。这样，该冷却装置就从集成电路中吸走热量并把它传递到周围空气中。
为了提高这种冷却装置的冷却能力，通常在该装置的上面安装一台电风扇。在工作时，该风扇使空气经过并围绕冷却装置的冷却翼片流动，从而通过加强从翼片到周围空气中的热传递而使该翼片冷却。
近些年来，由于集成电路器件的功率的增加，所以由这些器件所产生的热量也增加了。为了充分冷却这些高功率的集成电路器件，需要提供具有更大的冷却能力的集成电路冷却装置。
按照常规，有风扇辅助的冷却装置的冷却能力的增加可以通过制造出更大的冷却装置来实现。准确地说，通常可以通过将更大的散热装置与更大的风扇结合而制造出更大的冷却装置。然而，人们发现，这种尺寸上的增加存在着一个问题。增加冷却装置在竖直方向(即垂直于集成电路器件取向的方向)上的尺寸在许多应用场合往往由于可用的机壳尺寸有限，例如在台式个人计算机机壳中，而成为一个问题。在多数情况下，由于在风扇开口与计算机机壳之间需要有很大的间隙面积，以便允许足够的气流流入风扇或从风扇中流出，这会成为一个更大的问题。
增加冷却装置在水平方向(即平行于集成电路板的方向)上的尺寸也往往由于它限制了可以组合在计算机机壳中的集成电路器件(及其它电子器件)的数量而成为一个问题。
有风扇辅助的冷却装置的另一个问题是风扇所产生的噪音，特别是在为获得更大的冷却能力而使用更大风扇的情况下。在台式计算机的情况下，由于用户通常比较靠近计算机，这种噪音尤其是一个问题。在多个集成电路器件和多个冷却装置安装在同一计算机壳内的情况下，该噪音问题将更严重，如同在许多高功率计算机中所发生的情况一样。
因此，普遍需要提供一种能克服与风扇辅助的冷却装置有关的这些问题的冷却装置。
本发明的目的在于提供一种主要用于冷却运行时的集成电路的有风扇辅助的散热冷却装置。
该冷却装置设有一个散热组件，该组件还形成围绕风扇的外罩。这样，该冷却装置的垂直尺寸就可以减至最小。该外置由多个冷却叶片构成，在叶片之间具有细长形狭槽，以使空气从其中通过并且对叶片进行冷却。
该冷却装置还被设计成使它在运行时所产生的噪音很小。为达到此目的，该冷却叶片的角度被作成与风扇叶片的角度大致相反。已经证明，这种构造形式能显著减少冷却装置所产生的噪音。
冷却装置的这种结构形式使得这能以特别有效的方式工作。由于风扇外罩由一系列的叶片所构成，使得空气可通过罩壁并且从罩的敞口进入该罩。因此该冷却装置能够在很小的净空高度下工作。此外，可使从冷却装置排出的空气再一次经过外罩的叶片，从而进一步增强了热量的散发。
空气从外罩通过一系列与风扇叶片的取向对准的弯曲狭槽中排出。这种配置可形成一个高效率的空气流动通道，从而提高了冷却装置的效率。
该散热器组件也可以制成一个整体件，以防止通常与接缝有关的热传导损失。在散热器组件紧密邻接集成电路器件处装有大量的导热材料，以加强热量从集成电路器件向散热器的流动。
图1是冷却装置的前透视图；图2是在图1的冷却装置中所使用的风扇组件的前正视图；图3是由图2的风扇组件的风扇叶片所扫过的容积的前透视简图；图4是在图1的冷却装置中所使用的散热器组件的下透视图；图5是图4在散热器组件的侧视图；图6是图4的散热器组件的顶视图；图7是沿图6的7-7线截取的图4的散热器组件的剖视图；图8是安装在一块集成电路板上的图1的冷却装置的前正视图；图9是图2的风扇组件的局部剖视详图；图10是图2的风扇组件的局部顶视图。
一般说来，图1～9示出了一个用于使热源110的热量散发的冷却装置10。冷却装置10可包括一个适合于与热源10相接触的基本上平展的表面54和一个其中限定了一个腔84的圆周壁部分82。腔84可具有一个第一开口端85和一个由腔壁部分86限定的第二封闭端。冷却装置10还可以包括一个位于平展的表面54和腔壁86之间的导热底座部分52。多个狭槽73沿圆周壁部分82延伸并且一直延伸到底座部分52内。
通常，图1～9还示出了一个用于使热源110的热量散发的冷却装置10，该冷却装置10包括一个由多个冷却叶片71所限定的风扇腔84和多个围绕风扇转动轴线“AA”可转动地安装在风扇腔84中的风扇叶片21，每个冷却叶片71具有一根中央纵轴线“VV”(图5)，每个风扇叶片21具有一根风扇叶片取向轴线“FF”。每根冷却叶片的中央纵轴线“VV”相对于风扇叶片取向轴线“FF”形成一个约在75°～105°之间的角度“Y”。
通常，图1～9还示出了消除热源110的热量的方法，该方法包括以下步骤提供具有一个交界表面54、一个其中限定了腔84的圆周壁部分82和一个位于交界表面54和腔84之间的导热底座部分52的散热器组件50；使热源110与交界表面54相接触；使空气148、150通过圆周壁部分82进入腔84中；以及使空气144、146通过底座部分52流出腔84。
在大体上描述了冷却装置后，下面将对该装置进行详细说明。
图1示出了一个包括安装在散热器组件50中的风扇组件20的冷却装置10。如图2中所示，风扇组件20包括多个风扇叶片21，例如单个叶片22、24和26。风扇叶片可安装在轮毂组件28上，而该轮毂组件又可转动地安装在底座件30的轴32上。轮毂组件28可通过一个位于其内部的电机(未示出)驱动而相对于轴32转动。风扇组件20具有一根中央纵轴线“AA”，当风扇组件被驱动时，该轴线也是轮毂组件28的转动轴线。为了向风扇组件的电机供应电力，电线34、36可以通过底座件30进入风扇组件20中，如图所示。第三条电线(未示出)可以任选地连接在风扇组件20上，以便检测风扇的转动。这样，当风扇20在某个规定速度下停止转动时，由冷却装置10冷却的集成电路器件就被断路，从而防止了集成电路器件的过热。
轮毂组件28可具有约37毫米的直径“a”和约15毫米的高度“b”，该高度基本上与风扇叶片的高度相同。风扇叶片的外部直径“c”约为55毫米。风扇组件20的总高度“d”约为25毫米。
如在图3简图中所示，风扇叶片(转动时从上向下看)限定了一个环形面积38。环形面积38的内径与轮毂组件直径“a”相等，其外径与风扇叶片的直径“c”相等。采用上面列出的实例中的尺寸，可以得出该环形面积38的内径约37毫米，其外径约为55毫米，其面积约为13平方厘米。环形容积40具有与上述面积38相同的截面积，其高度与风扇叶片的高度“b”相等。采用上面列出的实例中的尺寸，可以得出该环形容积的截面积约为13平方厘米，其高度约为15毫米，其容积约为19.5立方厘米。
上述环形容积40在此处还称作“叶片扫过空间”，该容积由风扇叶片21的转动所限定，如图3中所示。
风扇组件的电机可以是12伏直流无刷电机。风扇组件20可以是市场上可以买到的日本Matsushita电气公司的产品，其销售型号为FBA06A12H，其商品名称为“PANAFLO”(将其外壳卸去)。
散热器组件50在图4～7中以更详细的方式示出。散热器组件50可以是大致圆柱形，其外径“k”可以约为73毫米，其高度“l”约为36毫米(图7)。散热器组件50可以由任何导热材料制成，例如铝或铜。散热器组件50包括具有一个下表面54的导热的底座部分52(图4)。散热器组件的底座部分52的直径可与散热器组件的直径“K”相等，其高度“o”约为16毫米(图7)。底座部分的下表面54上可含有多个孔56、58、60、62(图4)。这些孔可以为凸出部分提供空隙，这些凸出部分有时在电子元件上是存在的，例如元件110(图8)。在下表面54上还可以含有多个螺纹孔64、66、68、70。
从底座部分52向上延伸是一个环形壁部分83，见图6和7。从图7可见，环形壁部分82可具有的厚度“e”约为7.65毫米，其高度“i”约为20毫米。环形壁部分82有外表面81和内表面83，该外表面形成散热器组件50的外表面的一部分。
大致为圆柱形的风扇腔84位于环形壁部分82内，风扇腔84的外壁由环形壁部分的内表面83所限定。由图7可见，风扇腔84的上端可包括一个孔85。风扇腔84的下端可由下表面86所限定。风扇腔84可具有的直径“f”约为58毫米，其高度“l”约为20毫米。
在风扇腔下表面86的中部可设置一个埋头孔88，该孔向下延伸到散热器组件50的底座部分52。埋头孔88包括下表面90和向上延伸的环状侧壁92，见图7。埋头孔88可具有约为38毫米的直径“g”，其高度“h”约为6毫米。在图6和7中可最清楚地看出，埋头孔侧壁92可包括一个切口96。
参看图4～7，散热器组件50的外周面包括多个斜狭槽73，例如单个狭槽74和78。在图6中可最清楚地看出，这些狭槽(例如狭槽74、78)全部通过环形壁部分83延伸。象单个叶片72，76和80那样的多个冷却叶片71由这些狭槽73所限定，使得围绕环形壁部分82的周边在每两个狭槽之间有一个叶片。由图可见，狭槽73通过风扇腔84中并且允许空气通过环形壁部分82在散热器组件50与风扇腔84之间流动。这在下面还将更详细地说明。从图7可见，狭槽73和叶片71还在环形壁部分82的下面延伸并且进入散热器组件的底座部分52内。
下面将详细说明形成散热器组件环形壁部分82的冷却叶片71的构造形式。每个冷却叶片71的尺寸取决于形成该环形壁部分82的叶片的数量和狭槽73的宽度“N”(见图5)。应当指出，虽然附图中为了说明的目的而示出了叶片和狭槽的具体数量，但在冷却装置10中可以使用任何数量的叶片和狭槽。下面将对一种已经表明能提供高效的空气流动和热传递的最佳结构形式进行说明。这种结构形式可以由45个冷却叶片和45个狭槽构成，并且具有与前面所述的相同的尺寸。
参看图5，可以看到每个冷却叶片71在环形壁部分82的外表面81上具有约为2.2毫米的厚度，该厚度应沿垂直于叶片倾斜的方向测量。每个叶片在环形壁部分82的内缘83处厚度可以递减为约1.35毫米，该厚度应沿垂直于叶片倾斜的方向测量。
由于叶片厚度向环形壁部分82的内缘83递减，狭槽73在环形壁部分82的横切方向上就可以形成一个比较固定的宽度。该固定宽度对于提供通过在冷却装置10的外部与风扇腔84之间的狭槽73的高效率的空气流动是重要的。每个狭槽73的宽度“n”可约为2毫米，见图5。
从图4和7中可见，狭槽73还在环形壁部分82的下面延伸并且进入导热的底座部分52内。在底座部分52中的狭槽在风扇腔下表面86上限定了面朝上的孔97。狭槽73的底部终止于曲面部分，例如示于图5中的曲面部分75上。这些曲面部分使得通过冷却装置10的气流从垂直的气流通路138、139转换到水平的排气流通路144、146，下面将参考图8作详细说明。提供曲线表面，例如曲面75，可便于从垂直的气流通路138、139平稳地、节省能量地过渡到水平的气流通路144、146，从而有利于冷却装置10的总效率的提高。
如图1所示，当把风扇组件20插进散热器组件50中时，风扇组件的底座件30(见图2)就配合在散热器的埋头孔88(见图7)内。为了牢固地把风扇组件20固定在散热器组件50上，可以在风扇组件底座件30(见图2)的下表面31上或者在散热器组件的埋头孔88的下壁90上施加一种常规的粘合剂，或者在该下表面和下壁上都施加粘合剂。这样，风扇组件底座件30就可以牢固地固定在散热器组件埋头孔88内，同时可使风扇叶片21在风扇腔84内自由地转动。或者也可以使用任何其他常规方法把风扇组件20固定在散热器组件50内。
如上所述，设置在散热器组件埋头孔88中的切口96，当风扇组件20插进散热器组件50中时，可以作为在电线34、36与风扇底座件30之间的连接空隙之用。电线34和36可以穿过底面86上的狭槽，例如狭槽98、100，以便与位于散热器组件50外面的电源(未示出)相连接。
当如上所述的风扇组件20插进散热器组件50内时，风扇扫过空间40(见图3)就完全位于散热器组件风扇腔84(见图6、7)内。因此，散热器组件环形壁部分82将风扇扫过空间全部包围，它既是风扇组件20的热传递表面，又是风扇组件的外罩。这种构造形式使冷却装置10成为十分紧凑而高效的装置。
图8示出了安装用于典型的元件冷却场合的冷却装置10。在示出的实例中，元件110安装在一块印刷电路板120上。元件110可以是例如用于个人计算机和工作站应用场合的中央处理器这样的信息处理机。元件110可以以常规方式通过电气插头，例如插头112、114安装在印刷电路板120上。为了促进热量的散发，元件110上可装有一个盖116，该盖由例如铜这样的导热材料以常规方式制成。
辅助元件，例如图示那些辅助元件130、140，往往装在很靠近主要元件例如元件110的位置。这些辅助元件可如图示例如用插头132、134以常规方式安装在印刷电路板120上。
在工作期间，电子元件例如元件110、130、140将产生大量的热。对于近期研制的更大功率的元件例如目前广泛使用的计算机信息处理机，情况更是如此。为了保持这类元件在最高效率下工作并且防止损坏，元件的过热必须避免。为防止这种过热，必须在工作期从元件上移走大量的热。
为了达到把热量从主要元件110上移走的目的，冷却装置110可直接安装在元件盖116的上面，以使散热器组件底座部分51的下表面54与元件盖116的上表相接触，在它们之间形成一个接合面122。这样，由元件110产生的热量就可以通过元件盖116传导到散热器组件50的底座部分52上。为了促进越过结合面122的热量传递，可以将一种导热物质例如一种导热油脂以常规方式施加在盖116与散热器组件底座部分52的下表面54之间。
通过使用螺纹紧固件例如示于图8中的螺纹紧固件124和126可以把散热器组件50牢固地固定在印刷电路板上。紧固件124、126穿过孔例如在印刷电路板上的孔125、127同在散热器组件50中的螺纹孔，例如螺纹孔64、66、68和70，见图4，螺接啮合。应当指出，虽然把散热器组件50固定在印刷电路板上使用了4个螺纹紧固件，但在图8中只示出了2个。
这样，散热器组件50的下表面54就被紧密地固定在元件盖116的上表面上，从而促进了两个表面之间的热传递。因此，元件110的热量就被传走并且传到散热器组件50的比较大的底座部分52上。随后，该热量又进一步向上传递到冷却叶片71(见图4)上。
为了便于把热量从元件110上传走，散热器组件50可设置一个较大的底座部分52，如图7所示。如前面所述，底座部分52可以具有一个其尺寸基本上与散热器组件的直径“k”相等的直径。底座部分52还可以具有一个约为16毫米的高度“o”。该比较大的高度“o”在散热器组件下表面54与风扇腔84之间提供了大量的导热材料作为一个较大的冷源，从而便于把热量从元件110上取走。给定前面所述的典型尺寸后，底座部分52的高度“o”约为散热器组件50的总高度“l”的45％。为了有效的热传递，底座部分52的高度“o”至少应为散热器组件50的总高度“l”的25％。
为了有效的冷却，热量在传递到底座部分52上以后，还必须进一步传递到冷却叶片71，进而进入周围空气中。散热装置例如散热器组件50的把热量传递到空气中的能力，除了别的因素以外，还取决于该散热装置暴露在周围空气中的表面积的大小。冷却叶片71通过有效地增加散热器组件50的表面积促进了热传递。
在工作时，风扇20可沿反时针方向转动，如图中1所示。参看图8，风扇的反时针转动将使空气沿着箭头138、139的总的方向运动。准确地说，来自冷却装置10的外部的吸入空气将通过散热器组件的孔85(见图7)进入散热器组件的风扇腔84中。该空气的运动在图8中，以箭头140、142示出。进入风扇腔84后，该空气沿着与箭头138、139一致的方向向下通过风扇扫过空间40(见图3)移到风扇腔的下表面86(见图7)。连续不断地进行其向下运动，该空气通过在风扇腔下表面86上的面朝上的孔97(见图7)进入狭槽73的下部。然后该空气沿狭槽73的下部向下流动并且沿箭头144和146(图8)所示方向从冷却装置中排出。在离开冷却装置10以后，水平气流的通路经过辅助元件例如位于靠近元件110的元件130、140，从而起了冷却辅助元件的作用。
当空气经过狭槽73的下部时(如前面所述)，该空气还在位于底座部分52上的相关叶片71的下部之间移动，从而冷却了叶片并且把热量从散热器组件50上取走。
经过风扇腔84的气流138、139，当它通过狭槽73时，将产生伯努利效应。该伯努利效应将导致产生一个附加的吸入气流，如图8中的箭头148和150所示。气流148、150包括从冷却装置10的外部经过狭槽73的上部进入风扇腔84中的空气。然后气流148、150与气流140、142相汇合，形成上面述及的气流138、139。
与具有常规的构造形式的冷却装置所能产生的空气运动相比，冷却装置10通过利用伯努利效应能使更多的空气通过该装置。准确地说，为了提供上述的伯努利效应，风扇腔84的环形壁82设置有狭槽73。而气流138、139通过狭槽73的运动则引起了伯努利效应并且导致上面述及的空气运动的增加。
当气流148、150经过狭槽73的上部时，如上所述，它还在相关叶片71的上部之间运动，因而对位于环形壁82的叶片71提供了附加的冷却并且把热量从散热器组件50中取走。
根据上述说明应能理解，冷却装置10的每个叶片71是通过两股独立气流进行冷却的。首先气流148、150经过叶片71的上部冷却该叶片。其后气流144、146经过叶片71的下部再次冷却该叶片。因此，通过冷却装置10的一部分空气被两次用于冷却，第一次是当吸入组成气流148、150时，第二次是当部分地排出组成气流144、146时。
如上所述，冷却装置10能够从孔85和从围绕风扇腔84的狭槽73两处取得吸入空气。由于冷却装置10并不单独依靠风扇腔孔85来吸入空气，在冷却装置10上方提供空隙的重要性要比常规构造的冷却装置中小些。例如，业已证实，该冷却装置在其孔85上方的空隙小至2毫米时仍能有效地工作。这个能在小空隙场合中工作的能力是一个特别有利的优点，它使冷却装置10能在空间受限的场合下使用，特别是在与印刷电板120的取向相垂直的方向上的尺寸受限制的场合下工作。
准确地说，按照前述典型尺寸构成的冷却装置10在孔85上方为无穷大空隙时具有的实测热阻约为0.35℃/W。在常规方法中，该热阻是根据下表面54与周围空气之间的温度差除以由热源(例如元件110)产生的热能的瓦特数来计量的。当一块实心板放在孔85的上方约2毫米时，冷却装置10的实测热阻仅减少为约0.38℃/W。由此可以知道，当孔85上方的垂直空隙减少为约2毫米时，冷却装置10的热阻仅下降约9％。
参看图5，可以看见散热器组件50具有一根与散热器组件下表面54的平面相垂直的中央纵向轴线“BB”，如上所述，当风扇组件20被安装在散热器组件50内时，该纵向轴线还同风扇组件的转动轴线“AA”共线。进一步参阅图5，可以看见每个叶片71都具有一根中央纵向轴线“VV”。每根叶片中央纵向轴线“VV”相对于散热器中央纵向轴线“BB”倾斜一个“W”角。由于狭槽73限定了叶片71，因而每个狭槽也具有一根相对于散热器中央纵向轴线“BB”倾斜一个相同的“W”角的中央纵向轴线。
业已证实，上述的叶片倾斜有助于减少在工作时由冷却装置10所产生的噪音。图9示出了风扇组件20的单个叶片22的构造形式。叶片22具有一根取向轴线“FF”，该轴线以常规方法相对于风扇组件的中央纵向轴线“AA”倾斜一个“X”角。当风扇组件的轮毂28沿反时针方向转动时，通常该叶片22沿图9中的箭头152的方向运动。由于上述的叶片22的倾斜，该运动将导致空气沿由箭头154所示的方向运动。由箭头154所示的方向基本上与叶片的取向轴线“FF”相垂直。
如图所示，叠加在图9上的是叶片的中央纵向轴线“VV”和散热器的中央纵向轴线“BB”。如上所述，当风扇组件20安装在散热器组件50内时，散热器的中央纵向轴线“BB”就与风扇组件的转动轴线“AA”共线。由图可见，叶片的中央纵向轴线“VV”如上所述相对于风扇组件转动轴线“AA”和散热器的中央纵向轴线“BB”都形成一个“W”角。由图还可见，叶片的中央形向轴线“VV”相对于叶片的取向轴线“FF”还形成一个“Y”角。从对图9的分析可以知道，角“W”和“X”相加总是等于角“Y”。
业已证实，当冷却装置10处于工作状态时，该装置所产生的噪音受叶片中央纵向轴线“VV”与叶片取向轴线“FF”之间的夹角“Y”的影响很大。风扇噪音是与冷却装置例如此处所述的冷却装置10有关的一个严重问题。在为了获得较大的冷却能力而使用较大的和/或较高速度的风扇的场合和在通常用户很靠近机器的个人计算机场合中，噪音更是一个严重问题。在多个集成电路器件因而也必然有多个冷却装置一起安装在同一个计算机机壳内的场合，噪音问题将更加严重，正如在许多大功率计算机中所发生的情况一样。
业已证实，由冷却装置例如冷却装置10所产生的噪音当“Y”角等于0°时为最大，而当“Y”角等于90°时的噪音为最小。虽然在“Y”角等于90°时的噪音最小，但使用范围在约75°～105°之间的“Y”角就可以达到容许噪音标准。
显而易见，在给定风扇叶片角“X”约为55°(该值与许多常规风扇的标准值相同)的情况下，当“Y”角的范围如上面所述在约75°～105°之间时，冷却叶片的“W”角的范围在约20°～50°之间。还可以看出，当“Y”角等于约90°和风扇叶片的角“X”等于约55°时，冷却叶片的角“W”将等于约35°。
上述冷却叶片角的构造形式还可以对冷却装置10的工作产生另一项改进，这在下面还要详细说明。
如上所述，散热器组件底座部分52的狭槽73限定了风扇腔下表面86(见图6)的面朝上的孔97。这些孔在冷却装置10工作时起为离开风扇腔84的空气提供排气通路的作用。狭槽73的下部终止于曲面部分，例如示于图5中的曲面部分75。这些曲面部分使通过冷却装置10的气流从垂直的气流通路138、139改变为水平的排气通路，如上面参照图8所述的那样。
再参看图9，可以看出，在底座部分52中的狭槽73以及面朝上的孔97将都相对于风扇叶片的取向轴线“FF”倾斜相同的角度“Y”。如上所述，气流方向154(图9)相对于风扇叶片取向轴线“FF”形成约90°角。因此，如上面所述那样，把冷却叶片的中央纵向轴线“VV”取向为与风扇叶片的取向轴线“FF”成近似90°将导致气流方向154基本上与冷却叶片的纵向轴线“VV”对准，因而也与狭槽73相对准，该狭槽同冷却叶片71形成相同的倾斜角，如前面已经述及那样。
气流方向154、排气孔97和狭槽73的对准可为离开风扇腔84的空气形成一个直通的、平滑的排气通路。这种构造形式对于通过减少气流撞击损失而提高冷却装置的效率是有效的，这种撞击损失在常规的冷却装置中是可能遇到的。
参看图6，可以看见散热器组件50具有一根二等分线“HR-HR”，该线与散热器的中央纵向轴线“BB”(见图5)相垂直。进一步参看图6，还可以看见在下表面86上的每个狭槽97都具有一条狭槽的中央纵向轴线“SS”。每条狭槽中央纵向轴线“SS”相对于散热器二等分线“HR-HR”形成一个斜角“A”。
业已证实，上述的狭槽斜角有助于减少在工作时由冷却装置10所产生的噪音。图10所示了从上往下看的风扇组件20的单个叶片22的构造形式。风扇组件20具有一条二等分线“FR-FR”，当风扇组件20如上面所述那样安装在散热器组件50内时，该二等分线与风扇组件的中央纵向轴线“AA”(见图2)和散热组件的中央纵向轴线“BB”(见图5)相垂直。风扇叶片22的下部185具有一条取向轴线“ZZ”，该轴线以常规方式相对于风扇组件的二等分线“FR-FR”倾斜一个角度“B”。
如图所示，叠架在图10上的是狭槽的中央纵向轴线“SS”。由图可以看出，狭槽的中央纵向轴线“SS”相对于风扇叶片的取向轴线“ZZ”形成一个角度“C”。通过对图10的分析可以知道，将角“A”和角“B”相加总是等于角“C”。
业已证实，当冷却装置10处于工作状态时，由该冷却装置产生的噪音受到在狭槽的中央纵向轴线“SS”与风扇叶片取向轴线“ZZ”之间的夹角“C”的很大影响。业已证实，由冷却装置例如冷却装置10所产生的噪音当角“C”等于0时为最大，而当角“C”等于90°时为最小。虽然噪音在角“C”为90°时为最小，但是使用范围在约45°～135°之间的角“C”即可达到容许噪音标准。
应当指出，在根据前述典型尺寸构成的冷却装置中，角“C”可为约60°。通过对图6和10的分析可以知道，把角“C”增大到超过60°时，将使角“A”也增大，这将引起相邻的孔97之间的相互干涉。但是，业已证实，60°的角“C”就可以提供足够安静的运转。
还应当指出，还可以使用冷却装置的其他构造形式，在该装置中角“C”可达90°。一个将成为散热器组件50的实例具有较少数量的狭槽和较宽的冷却叶片。这种构造例如将允许足够的空隙，从而可以使用90°的角“C”，以便最大限度地减少噪音。
虽然散热器组件50可以以任何常规的方法制成，但下面我们将介绍一种该组件的较佳的制造方法。
首先可提供一根实心的挤压圆棒(例如铝棒)，该棒具有的直径基本上与图7中散热器组件的外径“k”相等。
然后例如使用车床对该圆柱体进行机械加工，将它加工到散热器组件的精确的外径尺寸“k”。然后再用车床以常规方法加工出具有直径为“f”的风扇腔84和具有直径为“g”的埋头孔88。
一个常规的端铣工序可用来加工出切口96，如图7中所示。然后用圆盘开槽锯加工出狭槽73。在使该开槽锯定向在所需要的狭槽和冷却叶片的倾斜角“W”和转动角“A”以后，就可将各狭槽顺序地切出，但应使散热器组件在各次切削之间相对于该开槽锯转动一个适当的距离。
然后从该圆棒切下一段其高度基本上等于散热器组件的高度“l”(见图7)的圆柱体。在切下该圆柱体后，应将散热器组件下表面54铣得平整和光滑，以便于可靠地与热源相接触。最后可在下表面54上加工出孔56、58、60、62和螺纹孔64、66、68和70。
为了加工出上具有本文所述的典型尺寸的散热器组件，所用的开槽锯的直径应为4英寸左右，其厚度应为5/16英寸左右。可以理解，该开槽锯的直径将决定狭槽下部曲面部分75(见图5)的曲率。
如上所述那样形成散热器组件50将产生一个整体结构的散热器组件。这种构造对于有效地把热量从热源取走是有利的，因为在散热器组件内的任何接缝往往都会损害热传递能力。
虽然本发明的一个说明性的现有的最佳实施例已在本文中作了详细说明，但应当指出，本发明原理可以用其他各种不同的方法来具体体现和应用，除去由现有技术所限定的内容，所附权利要求书意图包括这些变化型式。
权利要求
1.一种用于使热量从热源(110)散发的冷却装置(10)，该冷却装置(10)包括a)一个适用于与该热源(110)接触的大体上平的平面(54)；b)一条大体上与该平面(54)相垂直的冷却装置的中央轴线(BB)；c)一个位于该冷却装置(10)内的腔(84)；d)多个围绕着该腔(84)的冷却叶片(71)；以及e)其中该冷却叶片(71)相对于该冷却装置中央轴线(BB)是倾斜的。
2.如权利要求1中所述的冷却装置，其特征在于该装置还包括一个位于该腔(84)内的空气运动装置(20)。
3.如权利要求1或2中所述的冷却装置，其特征在于该装置还包括一个位于该平面(54)与该腔(84)之间的导热底座部分(52)。
4.如权利要求3中所述的冷却装置，其特征在于该冷却叶片(71)还大体上围绕着该底座部分(52)。
5.如权利要求1～4中任一项所述的冷却装置，其特征在于所述叶(71)相对于该冷却装置中央轴线(BB)斜一个在约20°～70°之间的角度。
6.如权利要求1～4中任一项所述的冷却装置，其特征在于所述叶片(71)相对于该冷却装置中央轴线(BB)倾斜一个约35°的角度。
7.一种用于将热量从热源(110)取走的方法，该方法包括以下步骤a)提供一个具有一个界面(54)、一个在其中限定了一个腔(84)的圆周壁部分(82)和一个位于该界面(54)与该腔(84)之间的导热底座部分(52)的散热器组件(50)；b)使该热源(110)与该界面(54)相接触；c)使空气(148、150)通过该圆周部分(82)进入该腔(84)；以及d)使空气(144、150)通过该底座部分(52)运动到该腔(84)外。
8.如权利要求7中所述的方法，其特征在于该使空气运动的步骤是由位于该腔(84)内的一个空气运动装置(20)完成的。
9.如权利要求7或8中所述的方法，其特征在于该圆周壁部分(82)包括多个在其间具有狭槽(73)的叶片(71)。
10.如权利要求9中所述的方法，其特征在于所述狭槽(73)形成位于该散热器组件(50)的外部与该腔(84)之间的开口。
全文摘要
一种有风扇辅助的散热器冷却装置10，该装置中的散热器组件50还形成围绕风扇20的外罩82。该外罩82由多个冷却叶片71构成，叶片之间具有细长的开口73，以便于空气从其中通过并且对叶片71进行冷却。叶片71的角度作成与风扇叶片21的取向大致相反，以便使工作时由冷却装置10所产生的噪音减至最小。冷却装置10通过使空气148、150、144、146经过冷却叶片两次，从而能以特别高效率的方式工作。
文档编号H01L23/467GK1160240SQ96123460
公开日1997年9月24日 申请日期1996年12月31日 优先权日1996年2月1日
发明者G·R·韦纳 申请人:惠普公司