TWI458932B - 散熱器 - Google Patents

Description

散熱器

本發明係一種散熱器，特別是一種具有導流面的散熱器。

大多數的電子元件，例如中央處理器(central processing unit，CPU)、繪圖處理器(graphic processing unit，GPU)或記憶體等，在執行資料運算時，都會產生熱能的排放。倘若運作中的電子元件不能有效的排除其所散發之熱能，這些累積在電子元件上之熱能會影響電子元件運作，導致電子元件的運算速度降低。並且當溫度超過電子元件所能承受之溫度範圍時，除了會導致電子元件的運作不穩定，更可能因為溫度過高而燒毀。因此，對於容易散發大量熱能的電子元件而言，其散熱效率尤為重要。

為了移除電子元件上的熱能累積，常見的降溫方法為設置一散熱裝置於電子元件上，目前普遍使用的散熱裝置包括一散熱器及配合散熱器使用之一風扇，散熱器包括一散熱座及間隔設置在散熱座上的複數個散熱鰭片。在使用上，將電子元件表面與散熱座接觸，藉以將電子元件之熱能傳導至散熱座，之後再經由散熱座將熱能傳導至每一散熱鰭片上。在此過程中，風扇沿垂直於散熱座的方向吹送一氣流，使氣流在複數個散熱鰭片之間流動，並且接觸於散熱座表面，以藉由氣流將熱量從散熱座及散熱鰭片上帶離。這種藉由風扇搭配散熱器的使用方式，雖然可以將熱量從電子元件上移除，惟，當氣流朝散熱座流動時，氣流係沿垂直於 散熱座的方向撞擊於散熱座表面，因此容易使氣流在散熱座表面反彈折回，而形成一與原氣流流向相互抵抗之反向氣流，並進一步的與原氣流在複數個散熱鰭片之間形成風阻及紊流現象。如此將增加原氣流的風壓損耗，並且降低其流速，導致散熱器無法充分利用風扇所吹送之氣流將熱量移除，而無法達到良好的散熱效果。

因此，如何改善氣流流向散熱器時，容易因氣流在散熱座表面反彈折回而與原氣流相互抵抗，造成散熱器無法充分利用風扇所吹送之氣流，所導致散熱效果不彰的問題，實為目前相關業者所欲解決的課題之一。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種散熱器，藉以解決習知散熱裝置中所使用之散熱器，當風扇吹送一氣流至散熱器時，容易在散熱器上產生反彈折回而與原氣流流向相互抵抗，進而增加風扇所產生之氣流的風壓損耗以及降低氣流流速，導致散熱器的散熱效率不佳的問題。

本發明揭露一種散熱器，適與一風扇搭配使用，風扇係沿一第一軸向吹送一氣流。散熱器包括一連接件以及複數個導流鰭片，複數個導流鰭片間隔設置於連接件上，各個導流鰭片具有一導流面，導流面傾斜設置於導流鰭片上。導流面係於第一軸向接觸氣流，並且導引氣流朝一第二軸向吹送。

本發明並揭露一種散熱器，適與一風扇搭配使用，風扇係沿一第一軸向吹送一氣流。散熱器包括一連接件、複數個散熱鰭片 以及複數個導流鰭片，複數個散熱鰭片環設於連接件上，並且間隔排列於連接件表面，複數個導流鰭片分別設置於相鄰之二散熱鰭片之間。各個導流鰭片具有一導流面，且導流面傾斜形成於多個導流鰭片上，其中導流面係於第一軸向接觸氣流，並且導引氣流朝第二軸向吹送。

本發明之功效在於，藉由導流鰭片之導流面引導風扇所吹送之氣流，使氣流的流動方向能沿著導流面的導引而從第一軸向改變為第二軸向流動，以避免氣流撞擊散熱器之連接件或者是散熱器下方所設置的電子元件而反彈折回，因此讓風扇所吹送的氣流在能保有足夠的風壓，同時當氣流被導引至第二軸向流動後，第二軸向之氣流更可推動流動於複數個導流鰭片之間的氣流，以及散熱器周圍的空氣流動，因此讓散熱器能充分利用風扇吹送之氣流，而達到良好的散熱效果。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

如第1圖所示，本發明第一實施例所揭露的散熱器100包括一連接件110以及複數個導流鰭片120，連接件110及複數個導流鰭片120可以是但並不侷限於由鋁或銅等金屬材料所組成之金屬片或金屬板。複數個導流鰭片120係以間隔排列方式豎立於連接件110上，並且複數個導流鰭片120可以是從連接件110上延伸形成，而一體成型於連接件110上；或者是以焊接或鎔接等接合方式間隔設置於連接件110上。其中，每一導流鰭片120遠離連 接件110之一側具有二導流面121，二導流面121分別形成於導流鰭片120的相對二端，並且朝向連接件110傾斜設置，使二導流面121以斜平面或曲面的形式形成於導流鰭片120上。

請參閱第1圖和第2圖，本發明第一實施例所揭露之散熱器100可配合一風扇200使用。散熱器100係設置於風扇200與一電路板300之間，並且以連接件110接觸或貼覆於電路板300之一主要電子元件310上，例如接觸或貼覆於電路板300上所設置的中央處理器(central processing unit，CPU)或圖形處理器(graphic processing unit，GPU)等。因此，當電路板300之主要電子元件310開始運作時，主要電子元件310所產生的熱能將經由散熱器100之連接件110傳遞至每一導流鰭片120上，此時配合風扇200產生一氣流，並且風扇200係沿平行於其軸心之一第一軸向A1將氣流吹送至散熱器100，使氣流流通於複數個導流鰭片120之間，而擾動複數個導流鰭片120之間的空氣，使複數個導流鰭片120之間的空氣與外界空氣進行熱交換，進而散發電路板300之主要電子元件310所產生的熱能。

除此之外，當氣流沿第一軸向A1接觸並撞擊於導流鰭片120之導流面121時，氣流將受到導流面121的導引而從第一軸向A1轉換為朝向一第二軸向A2流動，使氣流朝向垂直或傾斜於第一軸向A1的方向流動，例如使氣流在平行於電路板300表面的水平方向流動，因此使部分氣流受到導流鰭片120之導流面121的導引，而吹拂於電路板300表面，進而對電路板300表面所設置的其他電子元件320(例如電容及電阻等)進行散熱。雖然在氣流沿 第一軸向A1流動的過程中，仍然會有部分氣流在複數個導流鰭片120之間撞擊於連接件110表面而反彈，惟，這些反彈的氣流在反向流動至導流鰭片120之導流面121附近時，將會受到沿第二軸向A2流動之氣流的帶動，而一併的朝向第二軸向A2流動，因此可降低正向流動之氣流與反向流動之氣流相互抵抗而產生紊流的情形發生，因此，較佳情形為第一軸向A1大致垂直第二軸向A2，然第一軸向A1與第二軸向A2相交角度不限，銳角或鈍角均可。據此，當氣流在第一軸向A1上流動時，可降低朝向連接件110流動之氣流與朝向風扇200流動之氣流相互干擾所產生的風阻，以增進散熱器100的散熱效能。

此外，在本發明所揭露之第一實施例中，雖然是以每一導流鰭片120上設置有二導流面121做為舉例說明，但是在本發明的另一實施例中，如第3圖所示，可僅於每一導流鰭片120之同一端設置單一導流面121，讓氣流可受到導流面121的導引而改變流動方向，以避免氣流在連接件表面或者是電路板表面產生紊流的情形。因此，在本發明中導流鰭片上所設置的導流面數量係可視實際使用情形，例如電路板上所設置的電子元件的分佈方向及範圍，而在製造時進行不同數量的設置，而並非以本發明實施例中所揭露之數量為限。

如第4圖和第5圖所示，本發明第二實施例所揭露的散熱器100包括一連接件110、複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130，連接件110、複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130可以是但並不侷限於由鋁或銅等金屬材料所組成之金屬片或金屬 板。在本實施例中是以複數個導流鰭片120之組成材料為銅，以及複數個散熱鰭片130之組成材料為鋁做為舉例說明，但並不以此為限。複數個導流鰭片120係以間隔排列方式豎立於連接件110上，其中，複數個導流鰭片120可以是但並不侷限於從連接件110上延伸形成，而一體成型於連接件110上。此外，在每一導流鰭片120遠離連接件110之一側具有二導流面121，二導流面121分別於導流鰭片120的相對二端朝向連接件110傾斜設置，使二導流面121以斜平面或曲面的形式設置於導流鰭片120上。

在使用上，散熱器100係配合一風扇200設置於一電路板300上，散熱器100之連接件110和複數個導流鰭片120係配置於電路板300以及風扇200之間，並且以連接件110貼覆於電路板300上所設置的一主要電子元件310上。複數個散熱鰭片130係間隔設置於電路板300上，使相鄰之二散熱鰭片130之間形成一氣流通道131。同時，複數個散熱鰭片130可以是但並不侷限於設置在複數個導流鰭片120之一側，或者是複數個導流鰭片120的相對二側(如第6圖所示)，並且複數個導流鰭片130之氣流通道131係對齊於複數個導流鰭片120之導流面121。

因此，當風扇200產生一氣流，並且將氣流沿平行於其軸心之一第一軸向A1吹送至散熱器100之連接件110及複數個導流鰭片120時，氣流係流通於複數個導流鰭片120之間，使複數個導流鰭片120之間的空氣受到擾動，而與外界空氣產生熱交換，進而使電路板300之主要電子元件310所產生的熱能被散發至外界環境，以降低電路板300之主要電子元件310的溫度，並提升其 運作效能。同時，部分氣流沿第一軸向接觸並撞擊於導流鰭片120之導流面121，使氣流的流向受到導流面121的導引，而從第一軸向A1轉換為平行於電路板300表面之一第二軸向A2流動，進而使氣流吹送至複數個散熱鰭片130之間的氣流通道131內，並且沿氣流通道131流通於電路板300表面。由於氣流在離開散熱器100之連接件110及複數個導流鰭片120後，可被集中在氣流通道131內流通，並且受到氣流通道131的導引而定向流動。

因此，在本發明第二實施例所揭露的散熱器100中，除了可藉由複數個導流鰭片120之導流面121將氣流之流向從第一軸向A1導引至第二軸向A2，以減少氣流於散熱器100之連接件110表面或電路板300表面所形成的風阻外，同時可增益流動於電路板300表面之空氣的熱交換效果，使氣流集中吹拂於電路板300上的其他電子元件320，而增加氣流對電路板300的散熱範圍。

如第7圖所示，本發明第三實施例所揭露的散熱器100包括一連接件110、複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130，連接件110以及複數個導流鰭片120可以是但並不侷限於由塑膠所組成之塑膠片或塑膠板，複數個散熱鰭片130可以是但並不侷限於由鋁或銅等金屬材料所組成之金屬片或金屬板。複數個導流鰭片120係間隔排列於連接件110之一側表面上，其中複數個導流鰭片120是以射出成型方式一體成型於連接件110表面，使複數個導流鰭片120於連接件110上形成一梳狀結構。此外，每一導流鰭片120連接連接件110之一側邊的長度小於遠離連接件110之一側邊的長度，使每一導流鰭片120以梯形結構連接於連接件 110上，並且於每一導流鰭片120的相對二端分別構成向外傾斜之傾平面，以做為導流鰭片120之一導流面121。

複數個散熱鰭片130係夾制於複數個導流鰭片120之間，使複數個散熱鰭片130同樣以間隔排列方式連接於連接件110表面；或者是連接於複數個導流鰭片120之間。其中，複數個散熱鰭片130係沿一第一軸向A1嵌入複數個導流鰭片120之間，意即從複數個導流鰭片120遠離連接件110之一側邊朝向連接於連接件110之一側邊嵌入複數個導流鰭片120之間。並且，複數個散熱鰭片130的相對二端分別沿垂直於第一軸向A1之一第二軸向A2延伸，使複數個散熱鰭片130之間具有一狹長形間隙，用以做為導引一氣流流動之氣流通道131。

請參閱第7圖和第8圖，因此，當本發明第三實施例所揭露之散熱器100配合一風扇200對一電路板300進行散熱作用時，散熱器100係設置於風扇200與電路板300之間，並且以複數個散熱鰭片130接觸於電路板300之一主要電子元件310(例如圖形處理器)上。因此，當風扇200產生一氣流，並且沿第一軸向A1吹送至電路板300時，風扇200所產生之氣流會沿第一軸向A1接觸並撞擊於導流鰭片120之導流面121，使氣流受到導流面121的導引而從朝向第一軸向A1流動轉換為朝向第二軸向A2流動，進而使氣流被集中流通於複數個散熱鰭片130之間所形成的氣流通道131內，讓氣流被強制的朝向第二軸向A2定向流動，除了可增進電路板300之主要電子元件310所產生之熱量的移除速度，以及讓散熱器100的散熱範圍可涵蓋電路板300上所設置的 其他電子元件320外，同時可大幅降低氣流於電路板300表面形成紊流的可能性。

請參照第9圖和第10圖，本發明第四實施例所揭露的散熱器100包括一連接件110、複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130。連接件110可以是但並不侷限於圓柱體，複數個散熱鰭片130環設於連接件110上，並且以間隔排列方式設置於連接件110表面，使任二相鄰之散熱鰭片130間具有一氣流通道131，其中散熱鰭片130可以是一體成形於連接件110上，或者是以焊接或熔接等方式接合於連接件110上，但並不以此為限。此外，散熱鰭片130可以是但並不侷限於由鋁或銅等金屬材料所組成之金屬片或金屬板，而導流鰭片120可以是但並不侷限於由鋁、銅或塑膠等材料所組成之金屬片、金屬板或塑膠板等。

複數個導流鰭片120分別設置於複數個散熱鰭片130中相鄰之二散熱鰭片130之間的導流通道131內，導流鰭片120以是以可拆卸的方式夾制固定於二散熱鰭片之間，或者是以可拆卸的方式連接於連接件110表面，其中導流鰭片120的面積小於散熱鰭片130的面積，並且在每一導流鰭片120相對連接件110的另一側具有一導流面121，導流面121係傾斜設置於導流鰭片120上，使導流鰭片120的外觀結構可以是但並不侷限於具有斜面的三角形或梯形結構。

如第9圖和第10圖所示，本發明第四實施例所揭露之散熱器100係配合一風扇200對一電路板300進行散熱作用，散熱器100設置於風扇200與電路板300之間，並且以連接件110上相鄰於 複數個散熱鰭片130之一側面接觸於電路板300之主要電子元件310(例如圖形處理器)，以藉由連接件110將主要電子元件310於運作時所產生的熱能傳遞至散熱鰭片130。此外，當風扇200產生朝向散熱器100及電路板300吹拂之一氣流時，氣流會沿平行於風扇200軸心的第一軸向A1吹送至散熱器100，使氣流在複數個散熱鰭片130之間的氣流通道131內擾動空氣，並且與外界空氣進行熱交換，進一步使電路板300之主要電子元件310所產生的熱能散發至外界環境，以降低電路板300之主要電子元件310的溫度，並提升其運作效能。

同時，氣流除了使氣流通道131內的空氣受到擾動外，亦會沿第一軸向A1接觸並撞擊位於氣流通道131中的導流鰭片120。當氣流碰觸到導流鰭片120之導流面121，氣流會受導流面121的導引而從第一軸向A1轉換為朝向一第二軸向A2流動，例如從垂直於電路板300表面的方向朝向平行於電路板300表面的水平方向流動，並且受到氣流通道的道引而散發至散熱器外。即便於部分氣流在撞擊於電路板300或主要電子元件310時會產生反彈作用，然而這些反彈的氣流在反向流動至導流鰭片120之導流面121附近時，將受到沿第二軸向A2流動之氣流的帶動，而被強制推向第二軸向A2流動，因此可降低氣流在氣流通道131內產生紊流的情形發生。此外，藉由散熱鰭片130於連接件上以環繞方式呈放射狀排列，如此，使氣流可經由導流鰭片120之導流面121的導引而朝主要電子元件310的四周圍排出，並且使氣流呈放射狀吹拂於電路板300表面，進一步的擴大氣流吹送時所能涵蓋的 區域範圍，因此提升了風扇200氣流的使用效益。

如第11圖所示，本發明第五實施例所揭露的散熱器100包括至少一連接件110、複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130，其中連接件110可以是但並不侷限於釘子、螺絲或者是螺栓與螺帽的組合等。在本實施例中，是以連接件110為螺栓111與螺帽112的組合做為舉例說明，但並不以此為限。複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130可以是但並不侷限於由鋁或銅等金屬材料所組成之金屬片或金屬板，在本實施例中，係以複數個導流鰭片120的組成材料為銅，以及複數個散熱鰭片130的組成材料為鋁做為舉例說明。其中，散熱鰭片130的長度大於導流鰭片120的長度，並且每一導流鰭片120的相對二側邊為長度相異之一長邊以及一短邊，使每一導流鰭片120之相對二端分別形成自短邊朝向長邊傾斜之一導流面121，例如為斜平面或曲面，進而使導流鰭片120構成一梯形結構。

在組裝上，可以是以單一連接件110之螺絲111貫穿複數個導流鰭片120相鄰於短邊之一側，再以連接件110之螺帽112鎖合於螺絲111貫穿複數個導流鰭片120之一端，並且複數個導流鰭片120係以間隔排列方式串接於連接件110上。接著，將每一散熱鰭片130嵌入於相鄰之二導流鰭片120之間，使複數個導流鰭片120與複數個散熱鰭片130之間以交錯方式相互堆疊排列。然後，再旋緊連接件110之螺帽112，使複數個導流鰭片120及複數個散熱鰭片130受到螺絲111及螺帽112的推擠，而緊密的相互貼合，進而使每一散熱鰭片130被夾制固定於相鄰之二導流鰭 片120之間。

此外，散熱器100的組裝操作，也可以是先將複數個導流鰭片120及複數個散熱鰭片130相互交錯排列，並且以複數個連接件110之螺絲111貫穿複數個導流鰭片120相鄰於短邊之一側以及複數個散熱鰭片，使複數個導流鰭片120及複數個散熱鰭片130以間隔排列方式串接於螺絲111上。然後，再以連接件110之螺帽112對應鎖合於螺絲111穿出導流鰭片120及散熱鰭片130之一端，使複數個導流鰭片120及複數個散熱鰭片130夾制固定於連接件110上，並且使複數個導流鰭片120之長邊以及複數個散熱鰭片130之一側邊共同形成一接觸面140(如第12圖所示)。同時，由於散熱鰭片130的長度大於導流鰭片120的長度，因此當複數個散熱鰭片130以交錯排列方式夾制固定於複數個導流鰭片120之間時，可藉由相鄰二散熱鰭片130之間所具有之間隙做為一氣流通道131。

請參閱第11圖和第12圖，在使用上，當本發明第五實施例所揭露之散熱器100設置於一風扇200以及一電路板300之間，散熱器100係以複數個導流鰭片120以及複數個散熱鰭片130所共同形成之接觸面140貼覆於電路板300上所設置的主要電子元件310上，例如貼覆於中央處理器或圖形處理器上，使電路板300之主要電子元件310運作時所產生的熱能可藉由接觸面140傳遞至每一導流鰭片120及每一散熱鰭片130上。此時配合風扇200產生一氣流，使氣流沿平行於風扇200軸心之一第一軸向A1吹送至散熱器100。當氣流沿第一軸向A1接觸並撞擊於導流鰭片 120之導流面121時，氣流將受到導流面121的導引而從第一軸向A1轉換為朝向垂直或傾斜於第一軸向之一第二軸向A2流動，進而使氣流集中流通於複數個散熱鰭片130之間所形成的氣流通道131內，並受到氣流通道131的導引而沿著第二軸向A2定向流動，使電路板300之主要電子元件310所產生的熱量自電路板300上傳遞至外界環境中，以達到降低電路板300之主要電子元件310之運作溫度以及對電路板300上所設置的其他電子元件320散熱的目的。

在此過程中，由於風扇200所產生的氣流流向被強制地從第一軸向A1轉換為朝向第二軸向A2流動，同時伴隨著複數個散熱鰭片130之氣流通道131的導引，使氣流朝向第二軸向A2流動的速度加快。因此，當部分氣流經由複數個散熱鰭片130之間，沿第一軸向A1撞擊於複數個導流鰭片120表面或電路板300表面所產生的反向流動的氣流時，這些沿著第一軸向A1朝向風扇200流動的反向氣流將被上述沿第二軸向A2流動之氣流帶動，而被強制的朝向第二軸向A2流動。據此，可有效降低風扇200所產生之氣流在第一軸向A1上的風阻，並且避免氣流在導流鰭片120表面或電路板300表面形成紊流的情形發生。如此，將有助於增進散熱器100對電路板300上之主要電子元件310以及其他電子元件320的散熱效能。

上述本發明之散熱器，係藉由導流鰭片之導流面引導風扇吹送之氣流，以避免氣流在散熱器或電路板上產生反彈折回而產生風阻。同時，經由導流鰭片之導流面引導後的氣流更可擾動散熱 器周圍的氣流以及流通於散熱鰭片之間的氣流，使風扇所產生之氣流可被充分的使用，而增進散熱器的散熱效能。另外，藉由導流鰭片與散熱鰭片的互相接觸，以及不同材質上的相互搭配，更可進一步增加散熱器的熱傳導效果以及散熱效能。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧散熱器

110‧‧‧連接件

111‧‧‧螺絲

112‧‧‧螺帽

120‧‧‧導流鰭片

121‧‧‧導流面

130‧‧‧散熱鰭片

131‧‧‧氣流通道

140‧‧‧接觸面

200‧‧‧風扇

300‧‧‧電路板

310‧‧‧主要電子元件

320‧‧‧其他電子元件

A1‧‧‧第一軸向

A2‧‧‧第二軸向

第1圖為本發明第一實施例之立體示意圖。

第2圖為本發明第一實施例之使用狀態示意圖。

第3圖為本發明另一實施例之立體示意圖。

第4圖為本發明第二實施例之立體示意圖。

第5圖為本發明第二實施例之使用狀態示意圖。

第6圖為本發明第二實施例之複數個導流鰭片的相對二側分別設置有複數個散熱鰭片之立體示意圖。

第7圖為本發明第三實施例之分解示意圖。

第8圖為本發明第三實施例之使用狀態示意圖。

第9圖為本發明第四實施例之俯視示意圖。

第10圖為本發明第四實施例之局部剖面示意圖。

第11圖為本發明第五實施例之分解示意圖。

第12圖為本發明第五實施例之使用狀態示意圖。

100‧‧‧散熱器

110‧‧‧連接件

120‧‧‧導流鰭片

121‧‧‧導流面

200‧‧‧風扇

300‧‧‧電路板

310‧‧‧主要電子元件

320‧‧‧其他電子元件

A1‧‧‧第一軸向

A2‧‧‧第二軸向

Claims (5)

1. 一種散熱器，適與一風扇搭配使用，該風扇係沿一第一軸向吹送一氣流，該散熱器包括有：一連接件；複數個導流鰭片，間隔設置於該連接件上，各該導流鰭片具有一導流面，該導流面傾斜設置於各該導流鰭片上，該導流面係於該第一軸向接觸該氣流，並且導引該氣流至一第二軸向；以及複數個散熱鰭片，設置於該等導流鰭片之一側，並且各該散熱鰭片朝向該第二軸向延伸，各該導流面係導引該氣流沿該第二軸向流通於相鄰之二該散熱鰭片之間。
2. 如請求項1所述之散熱器，其中該等導流鰭片係串接於該連接件上。
3. 如請求項1所述之散熱器，其中該連接件與該等導流鰭片為一體成型。
4. 如請求項1所述之散熱器，其中該連接件及該等導流鰭片之組成材料係選自金屬材料或塑膠材料。
5. 如請求項1所述之散熱器，其中該導流面為曲面或斜平面。