流线型散热器及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及散热器及其制造方法。
背景技术
散热器被广泛的应用于电气或电子器件中。有大量各种不同类型或形状的散热器。但是为了器件的温度管理的目的，所有的散热器都想要确保将系统中所有元件的温度维持在最大额定值之内。通常使用的将热量从元件输送掉的方法是使散热器处于与元件的包装热接触的状态。通常，散热器由铝合金制成。从经济的角度看，由于铝相对于铜的成本低，并且很容易通过例如模制和切割的传统制造方法将散热器作成不同形状，所以铝和其合金是有吸引力的材料。
就应该避免温度过高来说，不断增长的功耗，特别是器件内部的功率散失成为了对不断增大的热量进行管理的问题。将热量从器件内部转移到外部的几种方法是公知的。在它们当中，自由大气对流是最没有效的一种。如果有转移大量热量的需求，应用对流意味着增加成本使用更大的散热器。另外，仍可能发生机体内地系统达到比所希望的更高的温度。该问题经常通过使用沿散热器产生强制气流流动的风扇来解决。因此，该方法容许使用较小并具有较高性价比的散热器，以获得一定的冷却能力。这种具有产生强制气流的风扇的散热器被广泛的应用于处理微处理器的散热。然而，风扇产生噪声。在其它条件中，噪声的等级还取决于风扇的功率并很容易超出容许极限。对器件的设计者来说，在散热器的尺寸和形状、风扇的功率、机体内最高温度和容许噪声等级中选择恰当的折衷是个复杂的任务。
通过采用模制挤压熔化的铝合金并在冷却之后接着将细长的挤压出来的杆切割成较小的部件来形成该些散热器的结构。切割工艺生成了如图1中所示的散热片的平直前端。这种结构被广泛的普及，并对许多应用提供了可接受的冷却效率。
【发明内容】
本发明的第一个目的是提出一种冷却效率更高和/或在使用强制气流时噪声等级更低的散热器。
上述目的通过下面的一种散热器来实现的，该散热器包括基座，该基座限定在纵向和横向延伸的基座平面。该基座设置有背离基座平面并沿纵向延伸的散热片。该基座和散热片布置为允许沿纵向的气流流过。面向气流的散热片的前端所具有的表面形状能够实现基本为层流的气流。该基本为层流的气流能有效地在散热器与空气之间提供良好的热传递。而且，该层流气流相对于湍流空气流更安静。在本发明的一个具体实施例中，面向气流的散热器的前端的横截面为三角形、圆形或流线型。
基座可以形成在隧道型散热器中引导气流的隧道的一部分。在这种情况下，如果散热片延伸到隧道的内部，以与气流进行良好的热接触，那么是有利的。在本发明的另一个实施例中，多组散热片与不同的隧道侧壁连接。
在不同侧壁上的多组散热片可以有不同的尺寸和/或形状，以满足与相应侧壁连接的元件的不同冷却需求。
提出制造本发明散热器的方法是本发明的第二个目的。
首先，从拉伸器拉出杆状型体，接着，将该型体分离成多个部分，使每一部分的至少一个前端的横截面为三角形。
根据本发明的一个实施例，通过冲压型体来执行分离型体的步骤。
根据本发明方法的另一个实施例，通过切割型体并接着磨型体每一部分的至少一个前端来执行分离型体的步骤。
【附图说明】
附图展示了本发明的示范性实施例。其中：
图1a是单一元件的传统散热器的示意图；
图1b是另一个传统的细长散热器的横截面的示意图；
图2a是传统的隧道型散热器的示意图；
图2b是图2a散热器带有附加风扇的示意图；
图3是根据本发明的隧道型散热器；
图4是说明制造本发明散热器的第一方法的流程图；
图5是显示制造本发明散热器的第二方法的流程图。
【具体实施方式】
图1a中示出的传统散热器1上安装有电子元件2。电子元件产生热量，且必须被冷却。因此，电子元件处于与散热器热接触的状态中。散热器1将热量从元件2运走，并通过空气的被动对流将其传给周围环境。为了支持这种方法，散热器设置有多个与散热器的基座4连接的舌3。这些舌3由中间间隔5分离，以增加散热器暴露于冷却气流的表面。
图1b中示出一个相似的散热器6。散热器6是一件挤压成型的铝制型材，并展示了纵向凸耳7。当对挤压成型的长型材进行切割时，所得到的散热器6呈现出平直的前端8。散热器6不仅适合于通过空气自由对流冷却，也适合于通过由风扇产生并在凸耳7的纵方向上流动的强制气流冷却。图2中显示了传统散热器9的另一个实施例。散热器9是隧道型散热器。将被冷却的电子元件被安装在隧道外面上，在隧道的内部，被风扇11强制的空气流冷却散热器。图2b显示了安装在散热器9上的操作位置中的风扇11。
回参图2a，散热器9设置有大量指向散热器内部的散热片12，由此增加了暴露于冷却气流的表面并因此提高了散热器9的冷却效率。由于挤压制造工艺造成的技术原因，散热片12的横截面向着散热片连在形成基座14的隧道壁上的基座方向而变宽。由于切割工艺，散热片的前端13呈现为面向由风扇11吹来的气流的平直表面。散热片12的平直前端13对气流是很大的障碍，引起了湍流和噪声，特别是在散热片变宽的基座区域。
对于自由空气对流来说，散热片12的平直前端13不会显著降低散热器9的冷却效率。然而，如果风扇11吹强制气流，那么高速的空气分子与平直前端13的碰撞不能再忽略，并引起了气流中的湍流。相对于层状气流，湍流在体积上变小了，因此，湍流冷却散热器的效率不高。在散热片的基座区域，有害的影响是非常严重的。而且在该区域，最高的空气速度和散热片的最大横截面积也阻碍了气流。除了湍流气流降低了的冷却性能之外，还引起了噪声等级的提高。
图3显示了根据本发明的隧道型散热器16。与在图2a中所示的散热器9相似，本发明的散热器16提供有多个散热片17。与在图2中所示的传统散热器9突出的差异是，散热片17的前端18为三角形，而不是平直的形状。与已知的隧道型散热器9(图2a)一样，散热片17与形成散热器16的基座19的隧道壁连接。散热片前端为三角形状可以保持基本上为层流的气流通过隧道或至少减少湍流的形成。因而，提高了散热器17的冷却性能，并能够在同样的冷却需求的条件下使用小功率的风扇或较小的散热器。这使本发明的散热器16相对于传统的隧道形散热器9(图2a)具有更高的性价比。换句话说，本发明的散热器16相对于传统的散热器能够处理更大的功率耗散。另外，这些成果是在减少的噪音等级下实现的。
上述横截面的形状可以为三角形、圆形或流线型曲线或任何适合于保持强制气流为基本层流的曲线。只要能实现所需的功能，精确形状并不必要。
图4说明了制造该散热器的第一方法的流程图。在对铝或铝合金制造的杆状型体进行传统挤压之后，该型体被锯成更小的部件。接着，在导向机器中加工该些部件的前端，以形成想要的散热片前端形状。
图5显示了制造本发明散热器的第二方法。根据该方法，将杆状型体冲压成更小的部件。根据该方法，通过采用合适的工具进行冲压，来获得想要的散热片横截面形状。