专利名称：热沉的制作方法
技术领域：
在此讨论的实施例涉及一种热沉。
背景技术：
用于驱散产品的生热源(例如CPU(中央处理单元)或开关元件)辐射的热量的 热沉(散热器)是已知的。由于许多产品配备有热沉，因而热沉的可用空间是有限的。此外，例如由于CPU的 速度或者开关元件的开关速度增加，使得生热源辐射的热量也增加。因此，正在进行各种尝试来改善有限空间内的热辐射效率。这种尝试之一是，热沉包括用于将热量有效传导至鳍片的热管。图5示出包括热管的热沉。热沉90包括彼此相对的两个基板91和许多板状鳍片92，所述鳍片92与彼此相对 的基板91的表面成直角地排列在两个基板91之间。图5示出的每个U形热管93的平行部94适配到通孔95中。两个热管93的平行 部94从两侧适配到一个通孔95中，并且平行部94的末端在通孔95的中央彼此接触。日本特开专利公报第11-1453M号。对于图5所示的结构，两个基板91之间的连接部96突出主体。然而，鳍片并没有 排列在连接部96的周围，所以这些部分周围的热辐射空间是没用的。
发明内容
本发明是在上述背景环境下提出的。本发明的目的是提供一种可改善热辐射空间 效率的热沉。根据本发明的方案，提供了一种热沉，该热沉包括基座；鳍片组，具有多个排列 在基座上且与基座成直角的鳍片；至少一个U形热管，该热管的两个直线部与所述多个鳍 片平行排列，并将热量从基座传导至多个鳍片；以及辐射板，所述辐射板放置于鳍片组上， 并且热连接到所述多个鳍片上。
图1是根据实施例的热沉的立体图；图2是热沉的立体分解图；图3示出热沉的改进；图4示出热沉的应用；以及图5示出包括热管的热沉。
具体实施例方式现将参考附图详细描述实施例。
图1是根据实施例的热沉的立体图。根据实施例的热沉(散热器)1包括基板(加热板)2、鳍片组3、热管如和4b以 及辐射板5。基板2呈矩形。在基板2上切割与基板2的侧边加平行的两个槽21和22，所述两个槽彼此间隔 预定的间距。热管如的一部分接触槽21，并且热管如的该部分与槽21之间有焊料。热管 4b的一部分接触槽22，并且热管4b的该部分与槽22之间有焊料。另外，基板2的与设置鳍片组3的表面相对的表面接触生热源(未示出)，并且在 上述表面与生热源之间具有例如润滑油或热片(thermal sheet)的导热件。例如，半导体芯片(例如CPU)、开关元件、电阻元件或者包括上述构件的半导体封 装是生热源。此外，基板2由铜、铝或其类似制成。如果基板2由铝制成，热管(除了热管如和4b)可嵌入基板2来散热。鳍片组3排列在基板2上，且所述鳍片组与所述基板之间具有焊料。鳍片组3包括多个鳍片3a。每个鳍片3a呈板形。多个鳍片3a相对于基板2呈直 角地排布。两个相邻的鳍片3a之间具有预定的距离，并且每个鳍片3a规则地排列，使得所 述鳍片平行于其他的鳍片3a。此外，每个鳍片3a排列成使得其纵向等于基板2的纵向。鳍片组3的长度(每个鳍片3a的纵向上的长度)大于其宽度。每个鳍片3a由铝、铜或其类似制成。例如，每个鳍片3a具有连接到另一鳍片3a的连接部(未示出)。鳍片3a可通过 这些连接部而彼此连接。热管如和4b排列在鳍片组3中。辐射板5相对基板2放置，使得该辐射板覆盖鳍片组3的大部分顶部。即，热沉1 具有将鳍片组3放在基板2与辐射板5之间的结构(所谓的夹心结构)。在图1中，辐射板5的纵向长度稍小于鳍片组3的顶部沿纵向的长度。辐射板5、鳍片组3和热管如和4b彼此热连接。辐射板5的功能不仅在于将从热管如和4b传导的热量传导至鳍片组3的每个鳍 片3a，而且还在于直接将从热管如和4b传导的热量辐射到空气中。辐射板5由铜、铝或其类似制成。如果辐射板5由铝制成，热管(除了热管如和4b)可嵌入辐射板5来散热。图2是热沉的立体分解图。每个热管如和4b具有字母“U”形且由例如铜的金属制成的主体。主体为管状。 具有字母“U”形的主体的末端封闭，且主体气密。均具有多孔物质或窄槽的多个芯排列在 主体的内壁上。少量的液体(工作液体)被密封在主体内。纯水、氨水、含氟氯烃替换物或之类的 物质可被用作工作液体。对每个热管如和4b的横截面形状没有特别限制。每个热管如和4b的横截面的 形状可以是圆形、椭圆形或扁平的。如果每个热管如和4b的横截面形状是扁平的，则热管加工起来会很容易。另外，如果每个热管如和仙的横截面形状是扁平的，基板2和辐射板 5可制作得更薄。结果，热沉1可小型化。另外，根据热管如的弯曲部41和热管4b的弯曲部42的形状，在鳍片组3中包括 的多个鳍片3a中的部分鳍片上切割槽口 31。换言之，切割有槽口 31的鳍片3a的纵向长度 比其他鳍片3a的纵向长度短。如图1所示，热管如和4b排列成使得从沿侧边加绘制的箭头A的起始点的一侧 观看(如从前面观看)时，弯曲部41和42与基板2成直角。即，热管如的弯曲部41和热 管4b的弯曲部42平行于每个鳍片3a地排列。另外，热管如的弯曲部41与热管4b的弯曲部42排列在鳍片3a之间。在热管如 的弯曲部41与邻近那里的鳍片3a之间，以及热管4b的弯曲部42与邻近那里的鳍片3a之 间具有约2mm的空间，以使空气流动。热管如的直线部43和45，以及热管4b的直线部44和46沿每个鳍片3a的纵向 排列。当组装上述热沉1时，热管如的直线部43和45的末端放置在切割有槽口 31的 鳍片3a的纵向上的端部32。此外，热管4b的直线部44和46的末端放置在切割有槽口 31的鳍片3a的纵向上 的端部32。现将描述由切割槽口 31造成的鳍片3a数量的实质减少。例如，假设每个鳍片3a的厚度为0. 5mm,鳍片3a按2mm的间隔排列，热管如和4b 的直径为6mm，弯曲部41和42的曲率半径为15mm，并且直线部43、44、45和46的长度为 60mmo如上所述，每个热管的内壁具有微小结构，所以对曲率半径有限制。如果热管如 和4b的直径为6mm，那么限制曲率半径约为15mm。曲率半径用每个热管的中心线作为参考 来测量。切割有槽口 31的鳍片3a的数量取决于热管如和4b的直径。如果热管如和4b排列在鳍片组3内，对于每个热管如和4b而言，切割有槽口 31 的鳍片3a的数量为5 ( = 10mm( = 6mm+2mm(空间)X》/2mm)。因此，切割有槽口 31的鳍 片3a的总数为10。另外，槽口 31的面积取决于弯曲部41和42的曲率半径。在这个示例中，槽口 31占整个鳍片3a的面积的25%。因此，在多个鳍片3a中的部分鳍片上切割槽口 31造成的整个鳍片组3中的鳍片 3a的数量减少为2.5( = 10X25 ))。另一方面，在图5中，弯曲部96的宽度为18mm( = 15mm(曲率半径)+6mm/2)。因 此，在一侧上不能安装约7个鳍片(=18mm/(2mm(间隔)+0. 5mm(厚度))。S卩，对于传统热沉而言，不能安装7个鳍片。然而，对于根据本实施例的热沉而言， 鳍片数量上的减少仅为2.5。如果热管的数量增加，这个差异会变得更小。然而，热沉中通常使用的热管数量为 2个。现将描述热沉1的热辐射机理。
当使用热沉1时，热沉1放置成使得生热源接触基板2的近似中央部。首先，热量从生热源传导至基板2。传导至基板2的部分热量是从槽21传导至热管如的直线部45的热量。另外，传 导至基板2的另一部分热量是从槽22传导至热管4b的直线部46的热量。传导至基板2 的再一部分热量是直接传导至鳍片3a的热量。当热量传导至热管如和4b内的工作液体时，工作液体的温度升高，并且工作液体 蒸发成蒸汽。蒸汽流经弯曲部41和42，并且到达热管如的直线部43和热管4b的直线部 44。流到热管如的直线部43和热管4b的直线部44的蒸汽由鳍片组(低温构件)3 冷却并液化。具体地，热量从流到热管如的直线部43和热管4b的直线部44的蒸汽传导 至辐射板5和鳍片3a，该辐射板5通过位于辐射板和直线部之间的焊料连接到直线部43和 44。结果，蒸汽冷凝成工作液体。工作液体沿内壁流动并通过毛细作用返回直线部45和46。现将描述制作热沉1的方法的示例。首先，准备切割有槽21和22的基板2。另外，鳍片3a例如通过上述的连接部而彼此连接，以构成鳍片组3。然后糊状焊料涂抹到基板2和辐射板5，并且基板2和辐射板5结合到鳍片组3。 此时，糊状焊料也涂抹到基板2中的槽21和22以及辐射板5中的槽51和52。然后热管如的直线部45适配到基板2的槽21中，使得直线部45的端部到达槽 21的远侧。热管如的直线部43适配到辐射板5的槽51中，使得直线部43的端部到达槽 51的远侧。另外，热管4b的直线部46适配到基板2的槽22中，使得直线部46的端部到达 槽22的远侧。热管4b的直线部44适配到辐射板5的槽52中，使得直线部44的端部到达 槽52的远侧。在这个状态下，基板2与辐射板5通过夹具(未示出)固定，使得它们的位置将不 会改变。此后，这些构件被放进熔炉中熔融糊状焊料。焊料变硬，由此基板2、鳍片组3、热 管如和4b以及辐射板5彼此粘接。通过这样来制造热沉1。如已经描述地，对于热沉1而言，总的来说，热管如和4b平行于鳍片3a地排列。 结果，热沉1的鳍片安装效率提高，并可改善热辐射效率。另外，在鳍片3a上切割槽口 31，且热管如的弯曲部41和热管4b的弯曲部42排 列在鳍片组3内。结果，热管如和4b可通过简单处理(加工)而嵌入到鳍片组3。因此，可容易制 作热沉1。具体地，例如，热管与鳍片成直角地插入。为了在热管的弯曲部周围排列鳍片，有 必要根据热管的弯曲部形状在鳍片上开孔。然而，在这种情况下，有必要在鳍片上开不同形 状的孔。另一方面，对于热沉1而言，准备两种长度不同的鳍片3a。另外，每个鳍片3a为矩 形，所以鳍片的加工很容易。
此外，热管如的弯曲部41和热管4b的弯曲部42嵌入鳍片组3中，所以热沉1可 小型化。例如，如果热沉1放置在装置内，则可节省空间。此夕卜，总的来说，通过热管如和仙平行于鳍片3a排列，切割有槽口 31的鳍片3a 的数量和槽口 31的面积可减小。结果，可改善热辐射效率。另外，在基板2上切割槽21和22。热管如的直线部45适配到槽21中，而热管 4b的直线部46适配到槽22中。在辐射板5上切割槽51和52。热管如的直线部43适配 到槽51中，而热管4b的直线部44适配到槽52中。因此，不需要加工热管如的直线部43和45以及热管4b的直线部44和46。热沉 1容易制作。此外，当制作热沉1时，基板2的槽21和22与辐射板5的槽51和52也作为 用于插入热管如和4b的引导件。在这个实施例中，每个鳍片3a沿基板2的纵向排列。然而，每个鳍片3a也可沿基 板2的横向排列。在这种情况下，热管如和4b也平行于每个鳍片3a地排列，即，沿基板2 的横向排列。在这个实施例中，热管的数量为2个。然而，热管的数量不限于2个。热管的数量 也可为一个或三个或更多个。此外，在这个实施例中，热管如和4b排列成使得从前面观看时弯曲部41和42与 基板2成直角。然而，热管如和4b也可排列成使得从前面观看时弯曲部41和42与基板 2成除90°之外的确定角度。此外，在这个实施例中，热管如的直线部43和45与热管4b的直线部44和46平 行于每个鳍片3a地排列。然而，从散热的观点考虑，所述直线部也可与每个鳍片3a成角度 地排列。改型图3示出热沉的改型。对于热沉Ia而言，热管如的直线部43和热管4b的直线部44向外延伸。结果， 散热效率改善。每个直线部43和44与每个鳍片3a的纵向成预定角度地排列。如图3所 示，在辐射板fe中不切割槽。直线部43和44接触辐射板如的顶部。直线部43和44可 进一步焊接到辐射板5a。在这个实施例中，在基板2上切割槽21和22，在辐射板5上切割槽51和52。热 管如的直线部43和45分别适配到槽51和21中，而热管4b的直线部44和46分别适配 到槽52和22中。然而，例如热管如和4b可嵌入基板2和辐射板5上制成的通孔中。在 这种情况下，热管如和4b可焊接到通孔。另外，没必要在辐射板5上特别切割槽或通孔。可仅通过将直线部43和44焊接 到辐射板5上来获得效果。此外，在这个实施例中，热管如的整个弯曲部41和热管4b的整个弯曲部42排列 在鳍片组3内。然而，弯曲部41和42的部分或全部可排列在鳍片组3外。通过这样做，鳍 片3a上切割的槽口面积减小。应用现将描述用于辐射热量的风扇的示例。图4示出热沉的应用。
在图4所示的应用中，印刷板或生热元件未示出。图4所示的制冷系统10包括热沉1、外壳基座11和风扇12。外壳基座11包括矩形板状平坦部111和从平坦部111的一端弯曲成直角的侧部 112。风扇12安装在侧部112上。为了发送均勻的空气量，在热沉1与风扇12之间具
有一定空间。风扇12从形成于侧部112的入气口(开口)113吸入空气，并沿热沉1的鳍片3a 的方向送出空气。相邻鳍片3a之间的空间构成通风管道。由风扇2发送的空气沿通风管 道流动并从鳍片组3的相对于风扇12的一侧流出。通过使用制冷系统10的风扇12与热沉1之间的空间，即使部分或整个弯曲部41 和42排列在鳍片组3之外，所述部分或整个弯曲部41和42也容置在热沉与风扇12之间 的空间。因此，可以不切割槽口 31或减小槽口 31的面积。根据所公开的热沉，可改善有限空间内的热辐射效率。这里引用的所有的示例和条件语言旨在用于教示目的，以帮助读者理解发明者为 推进技术所贡献的发明和构思，并应解释为不限于这样具体引用的示例和条件，也不限于 说明书中涉及示出本发明的优越性和劣势的这样的示例的组织。尽管已经详细描述了本发 明的实施例，但是应理解本发明可进行各种改变、替代和修改，而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种热沉，包括基座；鳍片组，包括与所述基座成直角地排列在所述基座上的多个鳍片； 至少一个U形热管，所述热管的两个直线部平行于所述多个鳍片地排列，并且所述热 管将热量从所述基座传导至所述多个鳍片；以及辐射板，其放置在所述鳍片组上并热连接到所述多个鳍片。
2.根据权利要求1所述的热沉，其中在所述多个鳍片的一部分中切割有槽口，所述槽口的形状对应于所述热管的弯曲部，以及所述热管的所述弯曲部放置在所述槽口中。
3.根据权利要求1所述的热沉，其中所述热管的所述直线部与所述每个鳍片的纵向成 预定角度地排列。
4.根据权利要求1所述的热沉，其中所述辐射板具有对应于所述热管的直线部的槽；以及 所述热管的所述直线部适配到所述槽中。
5.根据权利要求1所述的热沉，其中所述基座具有对应于所述热管的直线部的槽；以及 所述热管的所述直线部适配到所述槽中。
全文摘要
一种热沉，包括基板、鳍片组、热管和辐射板。鳍片组包括排列在基板上且与基板成直角的多个鳍片。每个热管呈字母“U”形，且总的来说，所述热管与每个鳍片平行排列，并将热量从基板传导至放置到鳍片组上的辐射板。基板和辐射板热连接到每个鳍片。根据本发明公开的热沉，可改善有限空间内的热辐射效率。
文档编号H01L23/367GK102074532SQ20101054175
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月8日 优先权日2009年11月11日
发明者安斋久雄 申请人:富士通株式会社