CN105353847B - 一种面向cpu应用的金属-聚合物复合微结构散热器结构 - Google Patents

Abstract

一种面向CPU应用的金属‑聚合物复合微结构散热器结构，该结构包括金属底板、带有微结构的散热翅片、金属侧板、金属中板、引风装置、风扇；金属底板、金属侧板和金属中板都设置有固定带有微结构的散热翅片的矩形槽。金属侧板外部涂有防辐射漆，有效的减少机箱内部组件对CPU散热器的影响。带有微结构的散热翅片有效的增加散热面积和提高散热器的辐射能力，从而提高散热性能。引风装置可以使得进入翅片的空气更加均匀，提高对流换热能力。金属侧板上的对流通孔和金属中板上的对流通孔可以使得整个散热器的温度场与速度场能更好的协同，从而提高对流换热能力。本发明可以有效降低CPU温度并延长CPU寿命，而且可以提高加工效率节约成本。

Description

一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器结构

技术领域

本发明涉及CPU的散热结构设计，具体是一种面向CPU应用的金属 -聚合物复合微结构散热器的背景技术。

背景技术

在当今竞争激烈的市场中能否生产出低成本、高性能效比的CPU散热器关系到企业的生死存亡。散热器是电脑的重要组成部件，散热器散热性能的好坏关系着CPU的使用寿命。CPU使用时候产生一定的热量，热量如果不及时散出去，慢慢的积累，热量会上升，导致CPU元器件烧坏或者是降低使用寿命。近几年来CPU芯片的功率在不断的增加，发热量也在不断的增加，而且CPU芯片将会朝着小型化或者微型化发展，CPU芯片的尺寸将会不断的减小，其功能、密集程度也将不断的提高，因此发热量将会不断的增加。传统的散热装置已经无法满足高效换热，成本低和换热环境更加复杂和严格的要求。现在的金属散热器都是从改变散热器的结构和材料或者增加散热器的体积出发进行CPU散热器的优化设计，但是现在的金属散热器都存在着导热量大于散热量的问题，而且加工成本高、效率低，现在存在的水冷散热器存在着泄露和堵塞的问题，无法广泛的运用于CPU散热器领域中。众所周知，在CPU散热器中，单单通过提高风扇的转速和进行结构的优化等是无法更好的提高散热器的性能的，有时反而使得散热器的性能变得更差。普通的平直型CPU散热器的底部中心区域气体的流速几乎为零，因此空气不能与CPU直接接触的散热器底部进行对流换热，此时在该区域将会形成高温区域，最终影响CPU的性能。

基于微结构散热器的金属-聚合物复合微结构散热器和常规尺度散热器相比具有更高的传热系数，更高的传热效率、更高的热流量、更低的响应时间；与此同时，相比于由金属材料制造而成的金属微结构换热器，金属-聚合物复合微结构散热器需要更少的加工费用、加工周期相对较短、加工效率相对较高，且在相同体积下，质量较小。金属-聚合物复合微结构散热器可以借助金属的高导热率，可以将热量快速的导出，带有微结构的聚合物翅片可以将热量快速的散发到空气中。由于金属-聚合物复合微结构散热器具有如此优越的性能，因此金属- 聚合物复合微结构散热器在高发热量的CPU芯片中，将会得到广泛而实际的运用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明从温度场与速度场协同理论和导热量与散热量相平衡的原理出发提出了一种散热性能好，加工效率高、成本低的CPU散热器结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，该结构包括金属底板1、带有微结构的散热翅片2、金属中板3和金属侧板4、安装在带有微结构的散热翅片上的引风装置5、风扇6；金属中板3和金属侧板4用以固定带有微结构的散热翅片2；带有微结构的散热翅片2安装在金属底板1上，并且用金属中板3和金属侧板4进行固定；金属中板3和金属侧板4通过焊接固定在金属底板1上；带有微结构的散热翅片 2上安装有引风装置5；风扇6安装在引风装置5上。

所述的金属底板1上设置有多个用于安装金属中板的矩形槽12、多个用于安装带有微结构的散热翅片的矩形槽13、多个用于安装金属侧板的矩形槽 14；用于安装金属中板的矩形槽12设置在金属底板1的中间，用于安装金属侧板的矩形槽14设置在金属底板1的两侧，用于安装带有微结构的散热翅片的矩形槽13设置在用于安装金属中板的矩形槽12与用于安装金属侧板的矩形槽14 之间；上述三种矩形槽均匀的布置在整个金属底板1上且与整个金属底板1采用一体化成型，其材料为铝或铜等高导热材料；所述的金属底板1为长方形板。

所述的侧金属侧板4为铝质长方形板，其内侧设置有用于安装带有微结构散热翅片的金属侧板上的矩形槽42，金属侧板上的矩形槽42均匀布置在金属侧板4的一侧，贯穿整个金属侧板4，因此该金属侧板可以有效地固定带有微结构的散热翅片2，而且可以有效的提高该CPU散热结构的导热能力。所述的金属侧板4的外表面涂有防辐射涂料，该防辐射涂料为防辐射隔热漆并且具有防辐射隔热作用，因此涂有防辐射涂料的金属侧板可以有效的减少机箱内部热空气返回到CPU散热器内部和减小内部组件对CPU散热器的影响，从而有效地提高 CPU散热器的散热性能。

所述的金属中板3为铝质长方形板，其两侧设置有用于固定带有微结构的散热翅片的金属中板3上的矩形槽31，可以有效的固定带有微结构的散热翅片2，而且可以有效的提高该CPU散热结构的导热能力。

所述的带有微结构的散热翅片2为金属-聚合物复合结构，其中间部分为铜质或铝质长方形的带有微结构散热翅片上的金属基板21，带有微结构的散热翅片2的两侧为带有微结构的聚合物结构22，各聚合物结构22上均匀布置有微结构23，各散热翅片通过微注射模内组装制备而成以减少散热器的接触热阻；所述的带有微结构的散热翅片2可以有效的增加散热面积和提高散热器的辐射能力，从而减少金属的使用量，同时可以使该CPU散热器结构的导热量和散热量相平衡。为了便于安装，带有微结构的散热翅片2的底部和左右两侧根据金属底板1、金属侧板4和金属中板3上所布置的矩形槽的形状都没有设置有微结构23。带有微结构的散热翅片2分别与金属底板1、金属侧板4、金属中板3通过导热硅胶粘贴在一起。

所述的引风装置5为无端盖的矩形聚合物壳体，其均布有多个导流板 51，导流板51与水平方向成倾斜角度，该倾斜角度与气流流出风扇6时的角度相一致，所述的导流板51可以有效的改善CPU散热器结构的空气流动情况，使从风扇6流出的空气能更均匀的流到散热器内部，所述的引风装置5通过螺栓固定在金属侧板4上。

所述的带有微结构的散热翅片2根据场协同理论均匀设置有带有结构的散热翅片上的对流通孔24，可以有效的改善CPU散热器结构内部的空气流动情况，从而使得整个散热器的温度场与速度场能更好的协同，最终有效的提高 CPU散热结构的散热性能。该带有结构的散热翅片上的对流通孔24从上到下均匀的布置在带有微结构的散热翅片2的中间，使得CPU散热器内部的空气可以更好的在个带有微结构的散热翅片2之间流动。

所述的金属侧板4底部设置有多个金属侧板上的对流通孔41，可以使得散热器内部的热空气快速的从散热器内部流出；所述的金属侧板4可以的使得从风扇流出的空气能到达散热器底部，然后从金属侧板底部的金属侧板上的对流通孔41流出，避免了空气从散热器顶部两侧流出，最终可以有效的提高该散热器结构的散热能力。该对流通孔均匀的设置在没有布置有矩形槽的地方，而且其大小、位置和数量由实际的应用而设定。

所述的金属底板1在与CPU直接接触的周围设置有多个金属底板上的对流通孔11，可以有效的减少散热器底部中心区域的流动阻力，从而有效地提高该区域空气的流速，改善空气的流动情况，最终提高对流换热能力。该对流通孔均匀的布置在没有设置有矩形槽的地方，而且位于在尺寸比CPU稍微大的正方形上。

本发明所采用的一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器结构利用了温度场和速度场协同理论与导热量和散热量相平衡的原理设置了各种有利于提高CPU散热器性能的结构，有效的提高了CPU散热器的散热性能。带有微结构的散热翅片的中间为金属，两侧为带有微结构的聚合物结构有效的增加了散热面积和提高辐射率，而且带有微结构的散热翅片中间设置有对流通孔，有效的改善了散热器内部空气的流动情况，外部涂有防辐射隔热漆的金属侧板有效的减小机箱内部热空气返回到散热器内部和减小了机箱内部组件对散热器的影响，最终提高散热器的散热性能。金属侧板和金属中板，以及金属底板上的对流通孔都可以有效的改善速度场和温度场的协同程度。带有微结构的散热翅片采用微注射的模内组装制备而成，提高了生产效率减低了生产成本。本发明可以降低CPU的工作温度，有效延长CPU的使用寿命，同时降低CPU散热器的加工成本，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明结构的三维立体结构简图

图2为本发明结构金属底板的结构图

图3为本发明结构带有微结构的散热翅片的主视图

图4为本发明结构带有微结构的散热翅片的俯视图

图5为本发明结构带有微结构的散热翅片的左视图

图6为本发明结构金属侧板的主视图

图7为本发明结构金属侧板的俯视图

图8为本发明结构金属中板的结构图

图9为本发明结构引风装置的主视图

图10为本发明结构引风装置的俯视图

图中1、金属底板；2、带有微结构的散热翅片；3、金属中板；4、金属侧板；5、引风装置；6、风扇；11、金属底板上的对流通孔、12、用于安装金属中板的矩形槽；13、用于安装带有微结构散热翅片的矩形槽；14、用于安装金属侧板的矩形槽；21、带有微结构散热翅片上的金属基板；22、带有微结构的聚合物结构；23、微结构；24、带有结构的散热翅片上的对流通孔；31、金属中板上的矩形槽；41、金属侧板上的对流通孔；42、金属侧板上的矩形槽；51、导流板。

具体实施方式

一种面向CPU的金属-聚合物复合微结构散热器可用于CPU的冷却，本实施例中金属底板1为铜质或铝质正方体基板，其长宽高为795mm，其设置有多个用于安装带有微结构的散热翅片的矩形槽13，矩形槽尺寸为35mm2mmmm；优先的矩形槽数量为32，而且设置有多个用于安装金属侧板的矩形槽14和用于安装金属中板的矩形槽13，该矩形槽的尺寸为9mm3mmmm；在与CPU直接接触的地方的周围设置有多个金属底板上的对流通孔11，金属底板上的对流通孔11的直径为5mm，均布在尺寸比CPU大3mm的正方形上。金属底板1通过导热硅脂粘贴在CPU上，并且通过螺钉固定在电脑主板上。所述的金属侧板4为尺寸75mm×3mm的铝质基板，高为52mm，其一侧均匀布置有长宽为52mm×2mm，深为1mm的金属侧板上的矩形槽42。另一侧涂有防辐射隔热漆，其底部均匀的设置有多个直径为5mm的金属侧板上的对流通孔41。所述的金属中板3为尺寸为79mm×3mm的铝质基板，高为52mm，其两侧均布置有长宽为52mm×2mm，深为1mm的金属中板上矩形槽31。所述的带有微结构的散热翅片2的中间部分为尺寸为35mm×1mm的长方形板带有微结构散热翅片上的金属基板21，高为52mm，两侧为带有微结构的聚合物结构22，优选的，微结构23为三棱柱结构，三棱柱的底面为底边边长为0.5mm、底边高为1.2mm 的等腰三角形，高为50mm；为了便于安装，带有微结构的散热翅片2的底部和左右两端没有设置有微结构，没有微结构的地方为距离底端2mm和左右两端 1mm的地方。优先的在带有微结构的散热翅片的中部从上而下设置有直径为 5mm的对流通孔24。所述的迎风装置5为无端盖的矩形聚合物壳体，其尺寸为 79mm×79mm×10mm，壁厚为2mm，其内部均布有多个导流板51，优先的导流板的数量为16个，所述的导流板51与水平方向成一定的倾斜角度，其倾斜角与从风扇流出的空气的角度一致，优先的该角度大小为50°。导流板51的尺寸为 75mm×10mm×2mm。

Claims (5)

1.一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，其特征在于：该结构包括金属底板(1)、带有微结构的散热翅片(2)、金属中板(3)和金属侧板(4)、安装在带有微结构的散热翅片上的引风装置(5)、风扇(6)；金属中板(3)和金属侧板(4)用以固定带有微结构的散热翅片(2)；带有微结构的散热翅片(2)安装在金属底板(1)上，并且用金属中板(3)和金属侧板(4)进行固定；金属中板(3)和金属侧板(4)通过焊接固定在金属底板(1)上；带有微结构的散热翅片(2)上安装有引风装置(5)；风扇(6)安装在引风装置(5)上；

所述的金属底板(1)上设置有多个用于安装金属中板的矩形槽(12)、多个用于安装带有微结构的散热翅片的矩形槽(13)、多个用于安装金属侧板的矩形槽(14)；用于安装金属中板的矩形槽(12)设置在金属底板(1)的中间，用于安装金属侧板的矩形槽(14)设置在金属底板(1)的两侧，用于安装带有微结构的散热翅片的矩形槽(13)设置在用于安装金属中板的矩形槽(12)与用于安装金属侧板的矩形槽(14)之间；上述三种矩形槽均匀的布置在整个金属底板(1)上且与整个金属底板(1)采用一体化成型，其材料为铝或铜等高导热材料；所述的金属底板(1)为长方形板；

所述的引风装置(5)为无端盖的矩形聚合物壳体，其均布有多个导流板(51)，导流板(51)与水平方向成倾斜角度，该倾斜角度与气流流出风扇(6)时的角度相一致，所述的导流板(51)可以有效的改善CPU散热器结构的空气流动情况，使从风扇(6)流出的空气能更均匀的流到散热器内部，所述的引风装置(5)通过螺栓固定在金属侧板(4)上；

所述的带有微结构的散热翅片(2)根据场协同理论均匀的设置有多个带有结构的散热翅片上的对流通孔(24)，带有结构的散热翅片上的对流通孔(24)可以有效的改善CPU散热器结构内部的空气流动情况，从而使得整个散热器的温度场与速度场能更好的协同，最终有效的提高CPU散热结构的散热性能；该带有结构的散热翅片上的对流通孔(24)从上到下均匀的布置在带有微结构的散热翅片(2)的中间，使得CPU散热器内部的空气可以更好的在个带有微结构的散热翅片(2)之间流动。

2.根据权利要求1所述的一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，其特征在于：所述的金属侧板(4)底部设置有多个金属侧板上的对流通孔(41)，可以使得散热器内部的热空气快速的从散热器内部流出；所述的金属侧板(4)可以的使得从风扇流出的空气能到达散热器底部，然后从金属侧板底部的金属侧板上的对流通孔(41)流出，避免了空气从散热器顶部两侧流出，最终可以有效的提高该散热器结构的散热能力；该对流通孔均匀的设置在没有布置有矩形槽的地方，而且其大小、位置和数量由实际的应用而设定；

所述的金属底板(1)在与CPU直接接触的周围设置有多个金属底板上的对流通孔(11)，可以有效的减少散热器底部中心区域的流动阻力，从而有效地提高该区域空气的流速，改善空气的流动情况，最终提高对流换热能力；该对流通孔均匀的布置在没有设置有矩形槽的地方，而且位于在尺寸比CPU稍微大的正方形上。

3.根据权利要求1所述的一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，其特征在于：所述的金属侧板(4)为铝质长方形板，其内侧设置有用于安装带有微结构散热翅片的金属侧板上的矩形槽(42)，金属侧板上的矩形槽(42)均匀布置在金属侧板(4)的一侧，贯穿整个金属侧板(4)，因此该金属侧板可以有效地固定带有微结构的散热翅片(2)，而且可以有效的提高该CPU散热结构的导热能力；所述的金属侧板(4)的外表面涂有防辐射涂料，该防辐射涂料为防辐射隔热漆并且具有防辐射隔热作用，因此涂有防辐射涂料的金属侧板可以有效的减少机箱内部热空气返回到CPU散热器内部和减小内部组件对CPU散热器的影响，从而有效地提高CPU散热器的散热性能。

4.根据权利要求1所述的一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，其特征在于：所述的金属中板(3)为铝质长方形板，其两侧设置有用于固定带有微结构的散热翅片的矩形槽，可以有效的固定带有微结构的散热翅片(2)，而且可以有效的提高该CPU散热结构的导热能力。

5.根据权利要求1所述的一种面向CPU应用的金属-聚合物复合微结构散热器，其特征在于：所述的带有微结构的散热翅片(2)为金属-聚合物复合结构，其中间部分为铜质或铝质长方形的带有微结构散热翅片上的金属基板(21)，带有微结构的散热翅片(2)的两侧为带有微结构的聚合物结构(22)，各聚合物结构(22)上均匀布置有微结构(23)，各散热翅片通过微注射模内组装制备而成以减少散热器的接触热阻；所述的带有微结构的散热翅片(2)可以有效的增加散热面积和提高散热器的辐射能力，从而减少金属的使用量，同时可以使该CPU散热器结构的导热量和散热量相平衡；为了便于安装，带有微结构的散热翅片(2)的底部和左右两侧根据金属底板(1)、金属侧板(4)和金属中板(3)上所布置的矩形槽的形状都没有设置有微结构(23)；带有微结构的散热翅片(2)分别与金属底板(1)、金属侧板(4)、金属中板(3)通过导热硅胶粘贴在一起。