专利名称：计算散热模块的等效热阻值的方法
技术领域：
本发明涉及一种散热模块的检测方法，特别是一种准确率高的散热模块的检测方法。
背景技术：
近年来随着计算机科技的突飞猛进，使得计算机的运作速度不断地提高，并且计 算机主机内部的电子组件(electronic element)的发热功率(heat generation rate)也 不断地攀升。为了预防计算机主机内部的电子组件过热，而导致电子组件发生暂时性或永 久性的失效，所以现有技术将一散热模块置入计算机主机的内部，以将电子组件所产生的 热量排出计算机主机外。在这些电子组件中，中央处理器(CPU)是计算机主机的电子组件中主要的发热 源。中央处理单元在高速运行下，若中央处理单元的温度超出其正常的工作温度范围时，中 央处理单元极有可能会发生运算错误，或是暂时性地失效，如此将导致计算机主机死机。此 外，当中央处理单元的温度远远超过其正常的工作温度范围时，甚至极有可能损坏中央处 理单元内部的晶体管，因而导致中央处理单元永久性失效。因此，在制造这些计算机时，为了确保每一台被制造完成的计算机的散热模块能 够正常的运行，以避免这些计算机因为装配了已损坏的散热模块而无法正常运行，甚至发 生永久性的损坏，计算机的制造商往往需要以一客观的方式来了解其采用的散热模块的散 热能力。因此，制造计算机的领域中存在着如何准确地预测散热模块是否有足够的能力在 计算机运行的过程中将中央处理单元所产生的热量排除至中央处理单元外的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种计算散热模块的等效热阻值的方法，其能 够满足评估散热模块是否有足够的能力将中央处理单元所产生的热量排除至中央处理单 元外的需求。为了实现上述目的，本发明提供了一种计算散热模块的等效热阻值的方法，其包 括提供多个散热模块；在一测试条件下，将该些散热模块配置在一非均勻热源上，以量测该些散热模块 在该非均勻热源的一第一发热量下的一第一热阻值的变化；在该测试条件下，将该些散热模块配置在一均勻热源上，以量测该些散热模块在 该均勻热源的一第二发热量下的一第二热阻值的变化，其中该第二发热量大于或等于该第 一发热量；以一直线方程式代表该些第二热阻值对于该些第一热阻值的对应关系；以及以该直线方程式计算该些散热模块配置在该均勻热源上的热阻值对应于该些散 热模块配置在该非均勻热源上的等效热阻值。
上述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其中该些散热模块具有一风扇。上述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其中该些风扇于该些散热模块压合于 该不均勻热源上时的转速相同于该些风扇在该些散热模块压合于该均勻热源上时的转速。上述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其中该散热模块压合于该非均勻热源 的压合力相同于该散热模块压合于该均勻热源的压合力。上述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其中该测试条件包括该散热模块压合 于该非均勻热源的压合力以及该风扇的转速。上述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其中该直线方程式的回归分析的决定 系数大于0.8。根据本发明所公开的散热模块的效能的检测方法，其包括下述的步骤。提供多个 散热模块。之后，在一测试条件下，将这些散热模块配置于一非均勻热源上，以量测这些散 热模块在非均勻热源的一第一发热量下的一第一热阻值的变化。然后，在相同的测试条件 下，将这些散热模块配置于一均勻热源上，以量测这些散热模块在均勻热源的一第二发热 量下的一第二热阻值的变化，其中第二发热量大于或等于第一发热量。接着，以一直线方程 式代表这些第二热阻值对于这些第一热阻值的对应关系。之后，以上述的直线方程式计算 这些散热模块配置于均勻热源上的热阻值对应于这些散热模块配置于非均勻热源上的等 效热阻值。依据本发明的其它实施例，上述的散热模块具有一风扇。依据本发明的其它实施例，上述的风扇于散热模块压合于不均勻热源上时的转速 相同于风扇于散热模块压合于均勻热源上时的转速。依据本发明的其它实施例，上述散热模块压合于非均勻热源的压合力相同于散热 模块压合于均勻热源的压合力。依据本发明的其它实施例，上述的测试条件包括散热模块压合于非均勻热源的压 合力以及风扇的转速。依据本发明的其它实施例，上述直线方程式的回归分析的决定系数大于0. 8。本发明的技术效果在于由于本发明是以一直线方程式来描述第二热阻值对应于 第一热阻值的对应关系，因此本发明可以经由一散热模块在均勻热源下的热阻值来推测此 散热模块在非均勻热源下的热阻值。由于一般运算装置中的芯片(诸如中央处理器)的发 热模式是均属于非均勻热源，因此本发明能够以较为便宜的均勻热源(诸如加热块)来准 确地预测散热模块被装载于芯片上时的热阻值。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为依据本发明的一实施例的一运算装置的制造流程图；图2为图1的实施例的散热模块的测试流程图；图3A为散热模块被配置于仿真芯片上时，每个被取样的散热模块的稳态热阻值 所连成的曲线示意图；图;3B为散热模块被配置于仿真芯片上时，每个被取样的散热模块的瞬时热阻值 所连成的曲线示意图4为以一直线方程式描述图3的稳态热阻值对应于瞬时热阻值的对应关系的示 意图。其中，附图标记SlOO S400:步骤
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述一般而言，运算装置中的芯片，诸如中央处理器(CPU)或者绘图芯片(GPU)，在运 行时，其表面温度的分布是不均勻的。因此，芯片制造商为了确保芯片在运行时，芯片所产 生的热量能够被顺利地排除至芯片外，芯片制造商会依照芯片的发热模式制作数个的仿真 芯片，其中每一仿真芯片的发热模式与芯片的发热方式相同，但是每一仿真芯片不具有芯 片的运算能力。之后，芯片制造商将这些仿真芯片递交给运算装置制造商，诸如组装笔记型 计算机的加工厂。如此一来，运算装置制造商便能够利用仿真芯片来设计运算装置中的散热模块， 以确保芯片所产生的热量能够被顺利地移除制芯片外，进而确保具有此芯片的运算装置能 够正常地运行。以笔记型计算机的加工产业为例，对于单一款机种而言，笔记型计算机制造商的 所制造的笔记型计算机的数量动辄数百万台。因此，一般而言，芯片制造商提供给运算装置 制造商的仿真芯片的数量相对于生产的运算装置的数量而言是十分稀少的。因此如果以仿 真芯片来逐一地量测每一个运算装置的散热模块的效能，以确定每一个散热模块均能够达 到设计上的要求时，这样的检测方式将会耗费相当长的时间。换句话说，由于仿真芯片的数 量十分稀少，因此这种利用仿真芯片来逐一地对散热模块进行检测的方式会造成检测散热 模块的效率的降低以及造成出货的时间的延宕。为了避免上述的问题，本发明利用一均勻发热的加热块来进行散热模块的检测。 由于均勻发热的加热块在制作上较仿真芯片的制作更为简单，更适合大量制造，因此本发 明能够轻易地制造出多个加热块，其中加热块的数量远大于仿真芯片的数量。如此一来，在 数量上，相较于仿真芯片而言，本发明便能够在同一时间内利用加热块对较多的散热模块 进行检测，以提升散热模块的检测效率。以下将对本发明进行详细地描述。请参照图1，其为依据本发明的一实施例的一运算装置的制造流程图。如步骤 SlOO所示，首先本实施例先设定散热模块的总散热能力需求(total cooling capability demand)以及定义出散热模块的测试条件，其中散热模块的测试条件包括了散热模块压合 于热源的压合力(contact force)、加热块的尺寸、散热模块的风扇的规格以及风扇的转 速。之后，如步骤S200所示，运算装置制造商将步骤S100所制定的散热模块的测试条件以 及总散热能力需求传递给散热模块制造商。在收到运算装置制造商的能力需求请求后，散 热模块制造商依据散热模块的总散热能力需求制造多个散热模块，其中散热模块具有一风 扇，此风扇用以将散热模块的热量排除至散热模块外。之后，散热模块制造商对这些散热模 块进行取样(sampling)并且对被取样的散热模块进测试，其中较佳的是作为样本的散热 模块的数量大于30个。需注意的是，上述的实施例并非用以限定本发明的第一散热模块必 须具有风扇。在本发明的其它实施例中，步骤S 100所定义出散热模块的测试规格也可以不包括散热模块的风扇的规格以及风扇的转速。此时，散热模块制造商所制造的第一散热 模块便可以不具有风扇。以下将对上述测试散热模块的步骤进行详细地描述。请参照图2，其为图1的实 施例的散热模块的测试流程图。首先如步骤S210所示，散热模块制造商将散热模块配置于 仿真芯片上，其中散热模块以步骤SlOO所定义的一压合力压合于仿真芯片上。换句话说， 散热模块被配置于一非均勻热源上。之后，启动仿真芯片，以使仿真芯片产生一第一发热功 率，并且使散热模块的风扇依照步骤SlOO所规定的风扇转速运转，其中第一发热功率等于 总散热能力需求所规定的发热功率。然后，量测并且记录散热模块的热阻值。在本实施例 中，量测热阻值的时机是在受测试的散热模块达到稳态(steady state)时进行量测。换句 话说，本步骤是量测并且记录散热模块的稳态热阻值。接着重复上述步骤，以量测其它作为 样本的散热模块的稳态热阻值。接着如步骤S220所示，提供一加热块，其中加热块是一均勻热源，并且加热块的 尺寸是依照步骤SlOO所定义的测试条件的加热块尺寸所制作而成。在本实施例中，加热块 包括一铜块以及一加热单元，在本实施例中此加热单元例如是加热棒或是陶瓷加热片。加 热单元被配置于铜块内。由于铜块具有良好的热传导系数，因此加热棒所产生的热量能够 被均勻地传递至铜块地各个部分，以使铜块的各部分的温度趋近于一致。由于铜块的各部 分的温度趋近于一致，因此这种将加热棒插入铜块的加热块的结构能够被视为是一均勻热 源。接着，散热模块制造商将散热模块配置于加热块上，其中散热模块以步骤Sioo所定义 的散热模块的测试条件而组装于加热块上。较佳的是，在将散热模块压合于加热块前，加热 块被维持在一预定温度，其中此预定温度高于加热块周围的环境温度。接着将加热块的热 输出功率维持在一第二发热功率，并且使散热模块的风扇依照步骤SlOO所规定的风扇转 速运转，其中第二发热功率大于第一发热功率。然后，在一预定时间后，量测并且记录散热 模块的热阻值。在本实施例中，量测热阻值的时机是在散热模块的温度尚未达到稳态的状 态时进行量测。换句话说，本步骤是量测并且记录散热模块的瞬时(transient state)热 阻值。接着重复上述步骤，以量测其它作为样本的散热模块的瞬时热阻值。接着请参照步骤S230，比较这些散热模块的稳态热阻值的变化趋势以及这些散热 模块的瞬时热阻值的变化趋势。举例而言，请参照图3A以及图:3B，其为散热模块的热阻值 对应于散热模块样本编号的曲线示意图。本实施例经由图3A以及图:3B来比较散热模块的 稳态热阻值的变化趋势以及散热模块的瞬时热阻值的变化趋势，其中图3A的曲线Ll代表 散热模块被配置于仿真芯片上时，每个被取样的散热模块的稳态热阻值所连成的曲线；图 3B的曲线L2代表散热模块被配置于加热块上时，每个被取样的散热模块的瞬时热阻值所 连成的曲线。在图3A与图;3B中，横坐标代表散热模块样本编号，相同的散热模块样本编号 代表着相同的散热模块，图3A的纵坐标代表散热模块的稳态热阻值，图:3B纵坐标代表散热 模块的瞬时热阻值。若同一个样本编号的散热模块处于稳态热阻值的变化趋势不同于其处 于瞬时热阻值的变化趋势时，则重新检验步骤S210至步骤S230中的实验设备或是实验条 件。在检验过后，若发现实验设备发生误差或是发现部分的散热模块的实验环境不同于其 余的散热模块的实验环境时，本实施例便可以对实验设备进行校正或是重新统一散热模块 的测试条件，例如，修改均勻热源的面积、加热时间、调整压合力或者加热功率。的后，再重 新执行步骤S210 S230以使同一个样本编号的散热模块的稳态热阻值的变化趋势类似于其瞬时热阻值的变化趋势。请参照图4，图4为以一直线方程式描述图3的稳态热阻值对应于瞬时热阻值 的对应关系的示意图，其横坐标为稳态热阻，纵坐标为瞬时热阻。需注意的是，上述“同一 个样本编号的散热模块的稳态热阻值的变化趋势类似于其瞬时热阻值的变化趋势”中所 谓“类似于”是指当以一直线方程式描述这些作为样本的散热模块于仿真芯片(即不均 勻热源)下的稳态热阻值对应于这些作为样本的散热模块于加热块(即均勻热源)下的 瞬时热阻值的对应关系，其中此直线方程式的回归分析的决定系数(R2，Coefficient of Determination)须大于 0.8。请再次参照图1，若上述的直线方程式的回归分析的决定系数大于0. 8时，则进行 步骤S400。步骤S400以上述的直线方程式计算散热模块配置在均勻热源上的热阻值对应 于散热模块配置在非均勻热源上的等效热阻值。换句话说，在本实施例中，本实施例可以经 由此直线方程式来推算这些散热模块配置于均勻热源上的任一瞬时热阻值对应于这些散 热模块配置于非均勻热源上的稳态热阻值。由于装载于运算装置的芯片(诸如中央处理器或是绘图芯片)的价格相当昂贵， 并且由于芯片制造商所提供的仿真芯片的数量相当的稀少，因此如果以上述的芯片或是仿 真芯片来对每一个散热模块进行测试时，将会造成运算装置制造商或是散热模块制造商的 测试成本居高不下。相反地，由于均勻热源(诸如上述的加热块)的价格便宜，并且本发明可以经由将 散热模块配置于均勻热源进行测试所获得的瞬时热阻值来预测当散热模块配置于非均勻 热源，散热模块的稳态热阻值。因此本发明能够以成本低廉并且准确的方式来预测当散热 模块被装载于芯片或是仿真芯片上时的稳态热阻值。如此一来，这样的方法便能够快速而 准确地评估散热模块是否有足够的能力将芯片所产生的热量排除至芯片外的。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，包括提供多个散热模块；在一测试条件下，将该些散热模块配置在一非均勻热源上，以量测该些散热模块在该 非均勻热源的一第一发热量下的一第一热阻值的变化；在该测试条件下，将该些散热模块配置在一均勻热源上，以量测该些散热模块在该均 勻热源的一第二发热量下的一第二热阻值的变化，其中该第二发热量大于或等于该第一发 热量；以一直线方程式代表该些第二热阻值对于该些第一热阻值的对应关系；以及以该直线方程式计算该些散热模块配置在该均勻热源上的热阻值对应于该些散热模 块配置在该非均勻热源上的等效热阻值。
2.如权利要求1所述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，该些散热模 块具有一风扇。
3.如权利要求2所述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，该些风扇在 该些散热模块压合于该不均勻热源上时的转速相同于该些风扇在该些散热模块压合于该 均勻热源上时的转速。
4.如权利要求1所述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，该散热模块 压合于该非均勻热源的压合力相同于该散热模块压合于该均勻热源的压合力。
5.如权利要求1所述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，该测试条件 包括该散热模块压合于该非均勻热源的压合力以及该风扇的转速。
6.如权利要求1所述的计算散热模块的等效热阻值的方法，其特征在于，该直线方程 式的回归分析的决定系数大于0. 8。
全文摘要
本发明的计算散热模块的等效热阻值的方法，是以一直线方程式来描述散热模块在不均匀热源下的热阻值对应于散热模块在均匀热源下的热阻值的对应关系，因此本发明可以经由散热模块在均匀热源下的热阻值来推测此散热模块在非均匀热源下的热阻值。由于一般运算装置中的芯片的发热模式是均属于非均匀热源，因此本发明能够以较为便宜的均匀热源来准确地预测散热模块被装载于芯片上时的热阻值。
文档编号G01N25/18GK102081057SQ20091024650
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者王锋谷, 郑懿伦 申请人:英业达股份有限公司