專利名稱：散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及具有受迫空氣冷卻裝置的散熱器，特別涉及應(yīng)用到至少二個(gè)發(fā)熱元件上的散熱器，發(fā)熱元件包括裝在印刷線路板上的第一和第二集成電路封裝件。
近年來，以例如膝上型(laptop)個(gè)人電腦所代表的輕便電子裝置作為要求減少尺寸及高可靠性的電子裝置在市場上廣泛流行。為了取得這種電子裝置的高性能，需要使用一個(gè)或多個(gè)高功耗集成電路封裝件。為了保證該高功耗集成電路封裝件的散熱，在將集成電路封裝件安裝在印刷線路板上時(shí)應(yīng)用散熱器。
一般地，內(nèi)裝風(fēng)扇的散熱器已作為具有受迫空氣冷卻裝置的散熱器得到實(shí)際使用。在將這樣的具有內(nèi)裝風(fēng)扇的散熱器應(yīng)用到具有多個(gè)發(fā)熱元件的電子裝置中時(shí)，將具有內(nèi)裝風(fēng)扇的散熱器固定在每一個(gè)發(fā)熱元件上。因而，要使用多個(gè)具有內(nèi)裝風(fēng)扇的散熱器，從而引起可靠性的降低，噪音及能耗的增加以及成本的增加。此外，當(dāng)每個(gè)發(fā)熱元件尺寸小，每個(gè)散熱器輻射區(qū)不充足時(shí)，導(dǎo)致采用高功耗發(fā)熱元件的困難。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是提供一散熱器，適用于多個(gè)發(fā)熱元件。
根據(jù)本發(fā)明，提供的散熱器，將其應(yīng)用在至少二個(gè)發(fā)熱元件上，發(fā)熱元件包括安裝在一印刷線路板上的第一和第二集成電路封裝件，散熱器，包括一具有下表面和上表面的底座構(gòu)件，下表面固定到第一和第二集成電路封裝件上，上表面具有吹風(fēng)區(qū)，這個(gè)吹風(fēng)區(qū)限定在第一和第二集成電路封裝件之間，上表面還具有許多向上凸出的輻射凸棱(fin)，形成在除去吹風(fēng)區(qū)之外的部分；還有設(shè)置在吹風(fēng)區(qū)用于通過輻射凸棱循環(huán)空氣的空氣冷卻裝置。
在本發(fā)明中，為了達(dá)到這樣的目的即通過使用單個(gè)空氣冷卻裝置來強(qiáng)制冷卻不僅第一而且第二集成電路封裝件并防止作為空氣冷卻裝置例如風(fēng)扇部件的軸承等溫度的升高由此改善可靠性，將空氣冷卻裝置所在的吹風(fēng)區(qū)確定在第一和第二集成電路封裝件之間。
在本發(fā)明中，單個(gè)空氣冷卻裝置被用于多個(gè)發(fā)熱元件，由此可以減少噪音及能耗。此外，在第一和第二集成電路封裝件被互相隔開的場合，可增加散熱器的輻射區(qū)以此改善冷卻性能。
通過參照示出了本發(fā)明一些最佳實(shí)施例的附圖，研究下列描述及附加權(quán)利要求，本發(fā)明的上述及其它目的，特征及優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)它們的方式將更加明確，這個(gè)發(fā)明本身也將得到最好理解。


圖1示出了本發(fā)明第一最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖2是在去除了圖1中示出的蓋子的條件下的散熱器透視圖；圖3是沿圖1A—A線所取的一個(gè)剖面圖；圖4是示出了本發(fā)明第二最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖5是示出了本發(fā)明第三最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖6是示出了本發(fā)明第四最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖7A、7B及7C是示出本發(fā)明第五最佳實(shí)施例的散熱器剖面圖8是示出本發(fā)明第六最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖9是沿圖8B—B線所取的剖面圖；圖10是示出本發(fā)明第七最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖11是示出本發(fā)明第八最佳實(shí)施例的散熱器剖面圖；圖12是示出本發(fā)明第九最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖13是示出了本發(fā)明第十最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖14是示出了本發(fā)明第十一最佳實(shí)施例的散熱器透視圖。
現(xiàn)在參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1是示出本發(fā)明第一最佳實(shí)施例的散熱器透視圖；圖2是一散熱片透視圖，示出了在圖1中的蓋子被去掉的情形；圖3是沿圖1中A—A線所取的剖面圖。將散熱器應(yīng)用到至少二個(gè)發(fā)熱元件上，發(fā)熱元件包括安裝在一印刷線路板2的集成電路封裝件4及6。雖然在下列描述中發(fā)熱元件僅為集成電路封裝件4和6，但本發(fā)明的散熱器可應(yīng)用到任何其它發(fā)熱元件，只要它們被安裝在印刷線路板2上即可。底座構(gòu)件8具有一下表面BS3固定在集成電路封裝件4和6的上表面上的以此造成它們之間的緊密接觸。底座構(gòu)件8通過焊接固定到集成電路封裝件4及6或也可用由樹脂形成的帶狀膜(belt)或夾子(clipper)來固定。
如圖2中最佳示出的，吹風(fēng)區(qū)10確定在底座構(gòu)件8的上表面US上，大致在集成電路封裝件4和6的中間部分。底座構(gòu)件8具有許多輻射凸棱(散熱片)12，它們從除去吹風(fēng)區(qū)10之外的上表面US上凸出。風(fēng)扇部件14裝在凸棱12上，以便通過凸棱12在吹風(fēng)區(qū)10與散熱器的外部之間造成空氣循環(huán)。在這個(gè)最佳實(shí)施例中，風(fēng)扇部件14通過4個(gè)螺釘16固定在凸棱12上。
如在圖3中所示，風(fēng)扇部件14與底座構(gòu)件8之間的位置關(guān)系是這樣的，在風(fēng)扇部件14的底部與底座構(gòu)件8的上表面US之間確定一給定間隙。在這種方式中，風(fēng)扇部件14與底座元件8的上表面US不直接接觸。換言之，風(fēng)扇部件14處于在底座構(gòu)件8的上表面US上面浮動(dòng)的情形。圖1中的標(biāo)號(hào)18代表了通孔它們的形成是為了從底座構(gòu)件8的上表面通至下表面。集成電路封裝件4和6的每一個(gè)都有一錨栓(未示出)，它從每一個(gè)集成電路封裝件的上表面中心伸出，并且錨栓從每一個(gè)通孔18通過，由此保證底座構(gòu)件8與集成電路封裝件4和6的緊密接觸。如果集成電路封裝件4與6不具有錨栓，則不需要底座構(gòu)件8的通孔18。
圖3是沿圖1線A—A所取的剖面圖，示出了作為空氣冷卻裝置的風(fēng)扇部件14的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。風(fēng)扇部件14的構(gòu)成有固定到凸棱12上的蓋20，它用于蓋住吹風(fēng)區(qū)10，固定到蓋20上并具有從底座構(gòu)件8的厚度方向上延伸的心軸22的電動(dòng)機(jī)24，由電動(dòng)機(jī)24旋轉(zhuǎn)的多個(gè)葉片26以及具有用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)24的驅(qū)動(dòng)電路的印刷線路板28。蓋20具有環(huán)形凸出部30，它從蓋20的下表面伸出，電動(dòng)機(jī)24被固定于凸出部30。電動(dòng)機(jī)24進(jìn)一步具有由壓力固定到環(huán)形凸出部30上的定子34，并且在定子34的外周邊上具有線圈32，用于將心軸22旋轉(zhuǎn)地支撐到定子34上的軸承36以及固定在心軸22上并具有內(nèi)周壁的轉(zhuǎn)子40，在內(nèi)周壁上固定有磁鐵38，外周壁上固定有葉片26。標(biāo)號(hào)41代表將驅(qū)動(dòng)線路連到外部裝置上的引線；標(biāo)號(hào)42代表環(huán)形架(ring yoke)；標(biāo)號(hào)44代表一個(gè)架子(yoke)；標(biāo)號(hào)46代表安裝在心軸22上的開口墊圈(cut.Washer)；以及標(biāo)號(hào)48代表向上偏置心軸22的一個(gè)彈簧。此外，標(biāo)號(hào)50代表多個(gè)通過蓋20形成的空氣循環(huán)口，標(biāo)號(hào)52代表確保靜態(tài)壓力差的環(huán)形凸出部?？諝庋h(huán)口50沿葉片26旋轉(zhuǎn)軌跡而形成。
在這個(gè)最佳實(shí)施例中，將外部空氣通過口50抽進(jìn)吹風(fēng)區(qū)10，然后吹風(fēng)區(qū)10所抽進(jìn)的空氣頂著凸棱12吹，由此使受迫空氣冷卻。電動(dòng)機(jī)24的驅(qū)動(dòng)方式或每個(gè)葉片26的傾斜角可以改變以便反轉(zhuǎn)空氣流動(dòng)的方向。根據(jù)這個(gè)最佳實(shí)施例，受迫空氣冷卻可以通過單個(gè)風(fēng)扇部件引至至少二個(gè)發(fā)熱元件，由此改進(jìn)可靠性，減少噪音并減少能量消耗。此外，由于集成電路封裝件4和6互相隔開，底座構(gòu)件8的輻射區(qū)域可以增加從而改善散熱器的冷卻特性。在這個(gè)最佳實(shí)施例中，風(fēng)扇部件14不是恰恰位于集成電路封裝件4或6上。因此，電動(dòng)機(jī)24的溫度并沒有因此升高，由此確保高可靠性。
圖4是示出本發(fā)明第二最佳實(shí)施例的散熱器的透視圖。在這個(gè)最佳實(shí)施例中，將圖1示出的散熱器應(yīng)用于相對更大的集成電路封裝件4′及6′。這個(gè)集成電路封裝件4′及6′的相對大尺寸可以引起這樣的結(jié)構(gòu)以致集成電路封裝件4′及6′間的間隔小于所示出的風(fēng)扇部件14的寬度。而且在這樣一種場合，風(fēng)扇部件14大致位于集成電路封裝件4′及6′之間的中央位置，從而獲得良好的冷卻特性。最好是風(fēng)扇部件14的中央部分位于或近于連接集成電路封裝件4′的發(fā)熱中心到集成電路封裝件6′的發(fā)熱中心的直線之中點(diǎn)。在第一和第二最佳實(shí)施例中的底座構(gòu)件8可以例如由鋁構(gòu)成，其熱輻射性及可加工性良好。
圖5是示出本發(fā)明第三最佳實(shí)施例的散熱器的透視圖。這個(gè)散熱片的特征在于底座構(gòu)件8具有二層結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成有第一元件54，它與集成電路封裝件4和6緊密接觸，第二元件56與凸棱形成一體。最好這樣選擇第一和第二元件54及56的材料使得第一元件54的熱傳導(dǎo)性大于第二元件56。因此，可以很容易地將從集成電路封裝件4和6產(chǎn)生的熱量傳到每一個(gè)凸棱12，由此加速底座構(gòu)件8中熱傳遞的均勻性，從而完全改善冷卻特性。例如第一元件54可以由銅或銅鎢(coppertungsten)構(gòu)成，第二元件56可以由鋁構(gòu)成。在第一元件54由銅鎢構(gòu)成的場合，銅鎢的線性熱膨脹系數(shù)基本與集成電路封裝件4和6的典型材料陶瓷相同，因而底座構(gòu)件8與集成電路封裝件4和6的緊密接觸可維持一長時(shí)間。
圖6是示出本發(fā)明第四最佳實(shí)施例的散熱器透視圖。這個(gè)最佳實(shí)施例的特征在于銅或銅鎢構(gòu)成的第一元件54和由鋁構(gòu)成的第二元件56閥的焊接技術(shù)。至少在第二元件56的下表面形成鎳鍍層(未示出)。將焊料層58插在第一元件54與第二元件56之間，由此通過焊料層58使第一和第二元件54與56銅焊(brazing)在一起。第一和第二元件54與56的銅焊在一起使得通過第一以及第二元件54與56的焊接表面的熱傳遞損失得以減少，從而改善冷卻特性。如果銅焊引起相對薄的第一元件54彎曲，第一元件54的下表面在銅焊之后可以通過例如拋光來弄平，從而防止冷卻特性的減少。
為了在第一元件54與第二元件56之間的焊接區(qū)增加，第一和第二元件54和56焊接表面的形成可以帶有相互咬合的不規(guī)則性。這種不規(guī)則性的例子作為本發(fā)明的第五最佳實(shí)施例在圖7A，7B以及7C中示出。如在圖7A，7B及7C中所示，焊接表面的不規(guī)則性的剖面形狀分別是三角形，長方形，以及梯形。這樣的不規(guī)則性的形成使得可以改善第一元件54與第二元件56之間熱傳導(dǎo)性的改善，從而改善散熱器的冷卻特性。
圖8是示出了本發(fā)明第六最佳實(shí)施例的散熱器的透視圖，圖9是圖8中沿線B—B所取的剖面圖。與圖5中所示的第三最佳實(shí)施例相對照，第六最佳實(shí)施例的特征在于第一元件54具有二個(gè)邊緣部分54A從第二元件56的外部伸出以及多個(gè)輔助凸棱60與邊緣部分54A成為一體。與第二元件56為一體的凸棱12不僅在第二元件56的縱向上而且在橫向上以相同間距規(guī)則排列。輔助凸棱60以與凸棱12的相同的間距規(guī)則排列。雖然輔助凸棱60僅在底座構(gòu)件8的二個(gè)橫向上端部上形成，由虛線所示的另外的輔助凸棱60′可進(jìn)一步形成在底座構(gòu)件8二個(gè)縱向上的端部。根據(jù)這個(gè)最佳實(shí)施例，第一元件54的冷卻效果可以被改善從而改善散熱器的冷卻性能。
圖10是示出了本發(fā)明第七最佳實(shí)施例的散熱器透視圖。這個(gè)最佳實(shí)施例的特征在于位于集成電路封裝件4與6之間的第一元件54的部分54A在厚度上大于使集成電路封裝件4與6緊密接觸的第一元件54的部分54B。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，第一元件54的熱傳導(dǎo)性可以被改進(jìn)從而改善散熱器的冷卻性能。此外，第一元件54的較厚部分54A的上表面上可以形成一凹處用于部分存儲(chǔ)風(fēng)扇組件14的電動(dòng)機(jī)，由此使得散熱片有很薄的結(jié)構(gòu)。圖11是示出本發(fā)明第八最佳實(shí)施例的散熱器剖面圖。圖11所示剖面圖的位置與圖3示出的剖面圖位置相同。這個(gè)最佳實(shí)施例的特征在于底座構(gòu)件8具有多個(gè)空氣循環(huán)孔62，從底座構(gòu)件8的上表面延至下表面?？?2在集成電路封裝件4與6之間的吹風(fēng)區(qū)10上形成。特別地，在這個(gè)實(shí)施例中孔62是沿風(fēng)扇組件14的葉片26轉(zhuǎn)動(dòng)的軌跡兩排列的?？?2的存在允許高速空氣流的通過，從而改進(jìn)了散熱器的冷卻性能。
圖12是示出了本發(fā)明第九最佳實(shí)施例的散熱器的透視圖。凸棱12在底座構(gòu)件8的上表面上規(guī)則地排列于縱向(箭頭64所示)及橫向(箭頭66所示)上。特別地，設(shè)定凸棱12在縱向上間距大于橫向凸棱12的間距。凸棱12的這種排列具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即當(dāng)散熱器被用于產(chǎn)生空氣流動(dòng)的環(huán)境中時(shí)，這個(gè)空氣流動(dòng)可以被有效地利用于冷卻發(fā)熱元件。例如，在散熱器被應(yīng)用到由系統(tǒng)風(fēng)扇或類似系統(tǒng)產(chǎn)生空氣流動(dòng)的裝置這種場合時(shí)，凸棱12的間距較小的橫向(箭頭66)基本取與裝置中空氣流動(dòng)方向相一致。因而，在通常弱于由風(fēng)扇組件14產(chǎn)生的空氣流動(dòng)的這個(gè)裝置的空氣流動(dòng)通過箭頭66的方向，風(fēng)扇組件14所產(chǎn)生空氣流主要通過箭頭64的方向，由此有效地利用該裝置的空氣流動(dòng)。結(jié)果，可以改善散熱器的冷卻性能。
圖13是示出了本發(fā)明第十最佳實(shí)施例的散熱器透視圖。這個(gè)最佳實(shí)施例的特征在于風(fēng)扇組件14具有足夠大可以蓋住幾乎所有凸棱12的蓋子20′。根據(jù)這個(gè)最佳實(shí)施例，由風(fēng)扇組件14流向凸棱12的空氣的速率可以增加由此改進(jìn)散熱器的冷卻性能。
圖14是示出本發(fā)明第十一最佳實(shí)施例的散熱器透視圖。與圖1所示第一最佳實(shí)施例類似，風(fēng)扇組件14的蓋20蓋住所有凸棱12靠近吹風(fēng)區(qū)的一部分12′。這個(gè)最佳實(shí)施例的特性是由蓋20蓋住的凸棱12′短于其它凸棱12。根據(jù)這個(gè)最佳實(shí)施例，設(shè)定每一個(gè)較短凸棱12′的長度使得風(fēng)扇組件14不從其它較長凸棱12的上端伸出。因此，散熱片可以在厚度上被減少。通過將這個(gè)最佳實(shí)施例與圖10所示第七最佳實(shí)施例適當(dāng)結(jié)合可由此更加強(qiáng)這種效果。
雖然在上述實(shí)施例中發(fā)熱元件只是集成電路封裝件4與6，但本發(fā)明也應(yīng)用在將其它發(fā)熱元件安裝在印刷線路或安裝在任何其它位置上的場合。在這種場合中，底座構(gòu)件的形狀是根據(jù)那些其它發(fā)熱元件的位置和形狀設(shè)定的，底座構(gòu)件與這些其它發(fā)熱元件相接觸。
本發(fā)明并不限于上述最佳實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的范圍由附加權(quán)利要求所確定，因而在與此權(quán)利要求的等同范圍內(nèi)的所有變化及修改都被包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種散熱器，應(yīng)用于至少二個(gè)發(fā)熱元件，發(fā)熱元件包括安裝在印刷電路板上的第一和第二集成電路封裝件，該散熱器包括底座構(gòu)件，具有下表面和上表面，該下表面固定在所說第一和第二集成電路封裝件，所說上表面具有一確定在所說第一和第二集成電路封裝件之間的吹風(fēng)區(qū)以及許多形成于除所說吹風(fēng)區(qū)外的部分上的向上伸出的輻射凸棱；以及空氣冷卻裝置，設(shè)置在所說吹風(fēng)區(qū)用于通過輻射凸棱循環(huán)空氣的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其中所說空氣冷卻裝置包括固定于所說輻射凸棱以便蓋住所說吹風(fēng)區(qū)的蓋子；固定于所說蓋子并具有在所說底座構(gòu)件厚度方向延伸的心軸的電動(dòng)機(jī)；適于用所說電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的葉片；以及用于驅(qū)動(dòng)所說電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的散熱器，其中所說蓋子進(jìn)一步蓋住幾乎所有所說的多個(gè)輻射凸棱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其中所說底座構(gòu)件具有多層結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)包括固定于所說第一和第二集成電路封裝件的第一構(gòu)件及與所說輻射凸棱形成一體的第二構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的散熱器，其中所說第一構(gòu)件具有大于所說第二構(gòu)件的熱傳導(dǎo)性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的散熱器，其中所說第一構(gòu)件由從銅鎢和銅中選擇出一材料構(gòu)成，所說第二構(gòu)件由鋁構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的散熱器，其中所說第二構(gòu)件具有形成在至少是其下表面上的鎳鍍層，而所說第一構(gòu)件及所說第二構(gòu)件由焊接而連在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的散熱器，其中所說第一構(gòu)件和所說第二構(gòu)件互相具有不規(guī)則咬合來增加連接區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的散熱器，其中所說第一構(gòu)件具有伸出所說第二構(gòu)件外部的邊緣部分及許多與所說邊緣部分一體的輔助凸棱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其中所說底座構(gòu)件具有在所說第一和第二集成電路封裝件之間的所說吹風(fēng)區(qū)內(nèi)從上表面延至所說下表面的空氣循環(huán)孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的散熱器，其中所說第一構(gòu)件位于所說第一和第二集成電路封裝件之間的一部分厚于所說第一構(gòu)件的與所說第一和第二集成電路封裝件緊密接觸的另一部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的散熱器，其中所說輻射凸棱在所說底座構(gòu)件的所說上表面的縱向和橫向上規(guī)則排列，在所說縱向上排列的所說輻射凸棱的間距與所說橫向排列的所說輻射凸棱不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的散熱器，其中所說散熱器被應(yīng)用于一個(gè)裝置，在這個(gè)裝置中發(fā)生空氣流動(dòng)，在所說縱向和所說橫向之中所說輻射凸棱的所說間距較小的一個(gè)方向基本與在所說裝置中產(chǎn)生所說空氣流動(dòng)的方向相一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的散熱器，其中所說蓋子進(jìn)一步蓋住所說多個(gè)輻射凸棱靠近吹風(fēng)區(qū)的一部分，所說輻射凸棱由所說蓋子蓋住的所說部分短于所說輻射凸棱由所說蓋子未蓋住的另一部分。
全文摘要
本發(fā)明的散熱器，可應(yīng)用于包括二個(gè)集成電路組件的至少二個(gè)發(fā)熱元件，該散熱器包括一個(gè)底座構(gòu)件，這個(gè)構(gòu)件被固定在集成電路組件上并具有許多凸棱，該散熱器還包括一個(gè)安在基本位于底座構(gòu)件中央位置的空氣冷卻裝置。這種結(jié)構(gòu)可改善可靠性，減少噪音并降低能耗。
文檔編號(hào)H01L23/367GK1132933SQ9512089
公開日1996年10月9日 申請日期1995年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月17日
發(fā)明者勝井忠士 申請人:富士通株式會(huì)社