CN1204798C

CN1204798C - 整合式散热模块

Info

Publication number: CN1204798C
Application number: CN 01135805
Authority: CN
Inventors: 廖家堃; 胡胜彦
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2005-06-01
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: CN1414825A

Abstract

本发明关于一种整合式散热模块，用以移除一热源所发出的热量，其包含：一导热基座，由高导热的材质所制成；一盖合体，当其与该导热基座卡合时，得以定义出一入风口及一出风口；一风扇，位于该导热基座与盖合体之间，且包含一扇叶部、一磁石部及一转子部，其中该磁石部与该转子部之间分别具有多个相对的第一磁石及第二磁石，该第一磁石及第二磁石之间形成一永久磁场；及一电路板，位于该第一磁石与该第二磁石之间，且该电路板上设有多个线圈；藉以，当该线圈通电后产生一感应磁场，以排斥该永久磁场，进而促使该风扇转动，以由该入风口吸入冷空气且由该出风口排出热空气。

Description

整合式散热模块

技术领域

本发明涉及一种整合式散热模块，尤其涉及一种整合主动式散热及被动式散热机制的散热模块。

背景技术

现今电子组件大部分采用表面装配技术(Surface Mounting Technology，SMT)焊接于一印刷电路板(PCB)上，电路板上所配置的主要的电子组件包含电容器、电阻器、电感、变压器、二极管、MOSFET(金属氧化半导体场效晶体管)、芯片等，运作中的电子组件会产生功率不等的热量，倘若未能将热量有效地移至外界，则过量的热会造成电子组件故障，使***当机，甚至造成整个***完全失去功能。

已有技术中为移除运作中的电子组件发出的热量的主要机制主要有二种，包含(1)主动式散热模块及(2)被动式散热模块。

图1(a)显示了一种已有的主动式散热模块的分解示意图，主要用于运作产生高热量的电子组件，例如中央处理单元(CPU)芯片11。主动式散热模块主要包含一散热器12及一风扇13，散热器12是由具高热传导性的材料(例如铝、铜、铝合金、铜合金)所制且主要由一导热基板121及多个散热鳍片122所构成，散热鳍片122系垂直于导热基板121上方，导热基板121的另一侧则平贴在CPU芯片11的上方。散热器12上方进一步设有一风扇13(利用螺丝16定位于散热鳍片122上)，藉由风扇13吸入环境空气并与散热鳍片122接触，以强制对流方式加速热量由散热鳍片122移至环境空气而达到冷却的效果。

主动式散热模块的优点在于其兼采传导与强制对流的方式，故散热效果非常好；其缺点在于风扇13的轮毂131下方不易产生显著的对流效果，故部分由导热底板121传递的热量遂累积在轮毂下方的散热鳍片122，如此将造成此区域温度增高，不利芯片11的热量传导，长期间使用可能造成芯片故障。

图1(b)显示了一种已有的被动式散热模块的示意图，其主要是利用一鼓风扇(blower fan)23达到散热功能。鼓风扇23的本体为塑料所制成，且其包含一入风口231、一扇叶232及一出风口233，通电使扇叶232转动，以使电子组件21产生的热量由入风口231吸入，并且由出风口233排出，以达到散热效果。此种被动式散热模块的优点在于可增进鼓风扇23附近的对流效果，防止热量局部累积，且方向系从入风口231朝出风口233吹出，故具有导流效果；但是其缺点在于仅利用对流方式(未使用散热器)并无法达到极佳的散热效果，因此，通常必须在机壳中安排数台鼓风扇23，方得有效散热，过多的鼓风扇23不仅占用更多的机壳空间，且成本亦高。

因此，本发明提出一种整合式散热模块，藉以改善上述已知技术中所面临的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种整合式散热模块，是整合主动式散热模块及被动式散热模块的功能，以增进其应用范围。

本发明的另一目的是提供一种整合式散热模块，其兼采对流及传导方式散热，以增进散热效果。

本发明的再一目的在于提供一种整合式散热模块，其具有极佳的导流效果，以增进散热效率。

本发明的一方面是提出一种整合式散热模块，用以移除一热源所发的热量，其包含：

一导热基座，由高导热的材质所制成；

一盖合体，该盖合体与该导热基座卡合，形成一具有入风口和出风口的腔体；

一风扇，位于该导热基座与盖合体之间，且包含一扇叶部、连接于该扇叶部之上的一磁石部及位于磁石部之上的一转子部，其中该磁石部包含多个第一磁石，该转子部下方设置有多个相对于该第一磁石的第二磁石；及

一电路板，位于该磁石部与该第二磁石之间，且该电路板上设有多个线圈；

藉以，当该线圈通电后产生一感应磁场，以排斥该永久磁场，进而促使该风扇转动，以由该入风口吸入冷空气且由该出风口排出热空气。

如上所述的整合式散热模块，其中该导热基座的底面系与该热源的表面接触。

如上所述的整合式散热模块，其中该热源为操作中的中央处理单元(CPU)芯片。

如上所述的整合式散热模块，其中该导热基座底面系与该热源表面之间是涂布一导热胶。

如上所述的整合式散热模块，其中该导热基座上侧的中央设有多个鳍片。

如上所述的整合式散热模块，其中该多个鳍片呈针状。

如上所述的整合式散热模块，其中该高热传导性的材料料选自包含铝、铜、铝合金及铜合金的组合。

如上所述的整合式散热模块，其中该扇叶部包含一环形框架及多个叶片，且该多个叶片系连接于该框架下方。

如上所述的整合式散热模块，其中该框架的内缘向上突出形成一突片。

如上所述的整合式散热模块，其中该突片与该转子部相连。

如上所述的整合式散热模块，其中该转子部包含一呈环形的转子框架、一转轴及至少一条肋。

如上所述的整合式散热模块，其中该每一条肋系与该转轴的顶端及该转子框架相连。

如上所述的整合式散热模块，其中该至少一条肋为三条肋且其位置对称于该转轴。

如上所述的整合式散热模块，其中该条肋呈薄片状，且该至少一条肋之间有令该冷空气流入的空间。

如上所述的整合式散热模块，其中该线圈为在该电路板上绘出的缠绕数圈的线路。

如上所述的整合式散热模块，其中该转轴的底端插置于该导热基座上的一套筒中。

本发明的另一方面是系提出一种整合式散热模块，用以移除一热源所发出的热量，其包含：

一导热基座，由高导热的材质所制成，该导热基座的底面系与该热源的表面接触，且其上方设有多个鳍片；

一盖合体，当其与该导热基座卡合时，得以定义出一入风口及一出风口；

一风扇，位于该导热基座与盖合体之间，且包含一扇叶部、一磁石部及一转子部，其中该磁石部与该转子部之间分别具有多个相对的第一磁石及第二磁石，该第一磁石及第二磁石之间形成一永久磁场；及

一电路板，位于该第一磁石与该第二磁石之间，且该电路板上设有多个线圈；

本发明将由下列附图及详细说明，得一更深入的了解：

附图说明

图1(a)为一种已知的主动式散热模块的分解示意图；

图2(b)为一种已知的被动式散热模块的示意图；

图2为本发明较佳的实例的整合式散热模块的分解图；

图3(a)至(d)为本发明的较佳实施例的整合式散热模块的组装步骤。

具体实施方式

图2为较佳的实例的整合式散热模块的分解图，其主要由一导热基座3、一盖合体4、一电路板5及一风扇(包含一扇叶部61、一磁石部62及一转子部63)所构成。

导热基座3由具高热传导性的材料(例如铝、铜、铝合金、铜合金)所制，且其中央设有复数根针状鳍片31，导热基座3的底面可用以贴覆(例如以扣具或涂布导热胶的方式)于一热源(例如CPU芯片，未显示)的表面，以便将其发出的热量经由导热基座31传导至鳍片31。当然鳍片31的形状除针状外，亦可选用平板状或弯板状等，只要可增加散热面积即可。

电路板5配置供风扇转动的控制电路所需的电子组件及线圈(未显示)，其中线圈作为定子(stator)用，本身固定不动，当其通电时会产生感应磁场，藉以与转子(rotor)的永久磁场相排斥，造成转子转动，有关风扇利用定子与转子的磁场相互排斥造成转动的原理为习知，在此不再赘述。当然，为了节省线圈所占的空间，可在电路板5上绘出高密度的线路(缠绕数圈)。

风扇由一扇叶部61、一磁石部62及一转子部63所组成。其中扇叶部61包含一框架611及多个叶片612。框架611系呈环形，其内缘向上突出形成突片613，该多个叶片612系连接于框架611下方。磁石部62由多个第一磁石620所构成。转子部63则包含一呈环形的转子框架631、一转轴632及至少一条肋633。其中转轴632呈杆状，其顶端则以条肋633与转子框架631相连。条肋633的数目较佳为三根且其位置对称于转轴632，藉以当转子部63转动时可以更平顺，条肋633的形状较佳为薄片状，以避免重量太大，且条肋633之间得以有令冷空气流入的空间。转子框架631的下方则亦设有相对于第一磁石620的第二磁石(未显示)，藉以每一对第一磁石620及第二磁石间形成一永久磁场。

盖合体4的外观大体上与导热基座3相似，但盖合体的中央形成一通口41。盖合体4的材质可视需要选用，例如可为高导热材质或耐热的塑料皆可。

图3(a)至(d)为本发明的整合式散热模块的较佳的组装方式。请看图3(a)中，首先使磁石部62的多个第一磁石620连接于扇叶部61的框架611上；在图3(b)中，接着使突片613穿过电路板5的中央开口51，并且与转子框架631底部相连，即可完成本发明的风扇的组装；接着，如图3(c)所示，使转轴632的底端插置于放在导热基座3上侧的一套筒(未显示)，并且使电路板5予以适当的定位(未显示，例如于导热基座3上侧与盖合体4内侧可设相对突柱，使导热基座3上侧与盖合体4相结合时恰可抵住电路板5)，以免风扇转动时造成电路板5移动。最后，如图3(d)所示，使盖合体4与导热基座3相结合，藉以定义出一入风口71及一出风口72。

本发明的整合式散热模块的工作原理如下：

(一)导热基座3的底面贴覆于例如CPU芯片等热源的表面，以便将其发出的热量经由导热基座3传导至鳍片31；

(二)电路板5上配置的线圈系作为定子(stator)用，第一磁石620及第二磁石间形成一永久磁场，当线圈通电时会产生感应磁场，藉以与永久磁场相排斥，造成转子部63及扇叶部61转动，此时冷空气可从入风口71吸入，并且与鳍片31(鳍片31所配置的范围大致上为入风口71下方位置)相接触，并将热空气由出风口72排出。

(三)藉由源源不断地补充冷空气及排出热空气，即可达到极佳的散热效果。

综上所述，本发明的整合式散热模块与已有技术的主要差异及进步性在于：

(一)已有的主动式散热模块的缺点在于风扇13的轮毂131下方不易产生显著的对流效果，故部分由导热底板121传递的热量遂累积在轮毂下方的散热鳍片122，如此将造成此区域温度增高。在本发明的整合式散热模块中，冷空气系由转子部63的条肋633间所定义的入风口71进入，故鳍片31可充分与吸入的冷空气行热交换作用，因此可大幅提升散热效率。

(二)已有的主动式散热模块是将风扇13吸入的冷空气通过散热鳍片122间所形成的信道，向二侧排出热空气，此种导流方式不佳。在本发明的整合式散热模块中，冷空气可从入风口71吸入，并且与鳍片31相接触，热空气流经导热基座3及盖合体4之间所成的气流信道，最后再由出风口72排出，此种散热方式具有极佳的导流效果，故可增进散热效率。

(三)已有的被动式散热模块所采用的风扇本体主要为塑料等导热性差的物质所制，故仅能利用对流方式将一定距离内的电子组件所发出的热量吸入后直接排出，此种散热效果相当不佳。在本发明的整合式散热模块中，则兼采传导与对流方式传热，故可增进散热效果。

(四)当存在二个热源分别为CPU芯片11(如图1(a))时及较低发热功率的电子组件21(如图1(b))时，在已知技术中必须同时采用主动式散热模块(即风扇13与散热器12)及被动式散热模块(即鼓风扇23)，如此不仅成本高，且亦占用太大的空间。此时仅需使用一组本发明的整合式散热模块即可达到同时导出CPU芯片11及电子组件21所发出的热量，故于空间利用及装置成本上，本发明甚具优势。

(五)当存在热源分别为CPU芯片11(如图1(a))时或较低发热功率的电子组件21(如图1(b))时，在已知技术中必须选用主动式散热模块(即风扇13与散热器12)或被动式散热模块，故物料管理成本高。当采用本发明的整合式散热模块即可因应此二种热源所发出的热量，故本发明具有发展为标准品的潜在市场价格，可取代已有的主动式散热模块及被动式散热模块。

本发明所提供的整合式散热模块兼具传导与对流的效果，同时兼具主动式散热模块及被动式散热模块的优点，并免除已知技术中遇到的缺点，实为一新颖、进步及实用的发明。

本发明可由熟悉本技术领域者进行诸般修饰，但都不脱离权利要求所要求的保护范围。

Claims

1.一种整合式散热模块，用以移除一热源所发出的热量，其包含：

一导热基座，由高导热的材质所制成；

2.如权利要求1所述的整合式散热模块，其特征在于，该导热基座的底面与该热源的表面接触。

3.如权利要求2所述的整合式散热模块，其特征在于，该热源为操作中的中央处理单元芯片，而该导热基座底面与该热源表面之间涂布一导热胶。

4.如权利要求1所述的整合式散热模块，其特征在于，该导热基座上侧的中央设有多个鳍片，而该多个鳍片为针状。

5.如权利要求1所述的整合式散热模块，其特征在于，该高热传导性的材料选自包含铝、铜、铝合金及铜合金的组合，而该扇叶部包含一环形框架及多个叶片，且该多个叶片连接于该框架下方。

6.如权利要求5所述的整合式散热模块，其特征在于，该转子部包含一呈环形的转子框架、一转轴及至少一条肋。

7.如权利要求6所述的整合式散热模块，其特征在于，该环形框架的内缘向上突出形成一突片，而该突片穿过该电路板的中央开口与该转子框架的底部相连。

8.如权利要求7所述的整合式散热模块，其特征在于，该每一条肋系与该转轴的顶端及该转子框架相连。

9.如权利要求7所述的整合式散热模块，其特征在于，该至少一条肋为三条肋且其位置对称于该转轴。

10.如权利要求7所述的整合式散热模块，其特征在于，该条肋呈薄片状，且该至少一条肋之间有令该冷空气流入的空间。

11.如权利要求1所述的整合式散热模块，其特征在于，该线圈为在该电路板上绘出的缠绕数圈的线路，且该转轴的底端插置于该导热基座上的一套筒中。