[发明专利]高性能冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却装置，其用于将来自于与该冷却装置相连的一个部件的热量排出。本发明特别涉及一种冷却装置，其用来将来自于与该冷却装置相连的一个电子器件的热量排出。

背景技术

设置与一个电子器件接触的散热器以使由该电子器件工作所产生的废热传递到散热器中，从而使电子器件得到冷却，这是电子领域公知的一种技术。随着高时钟脉冲速度电子器件(诸如微处理器(μP)、数字信号处理器(DSP)以及专用集成电路(ASIC))的出现，这些电子器件所产生的废热量和这些电子器件的工作温度与时钟脉冲速度是成正比的。因此，时钟脉冲速度越高会使产生的废热量增加，废热量增加又导致电子器件的工作温度的提高。但是，电子器件的有效工作需要废热被持续地和有效地排出。

散热器装置通常用作一种使诸如上述类型的电子器件散热的优选装置。在一种常规的应用中，需要冷却的部件被一个安装在PC板上的连接器所携带。例如利用夹子或者紧固件将散热器连接到该连接器上使散热器被安装到该部件上。或者，将散热器安装到携带电子器件的PC板上并且利用紧固件和类似的装置通过在PC板中的钻孔将散热器安装到PC板上。

需要钻孔是使用紧固件时的一个缺点，这是因为，用于使散热器与PC板相连的紧固件或者其它安装硬件通常是导电的并且由于PC板轨和安装硬件之间的接触而存在短路的危险。另外，为了避免短路，PC板轨可布线成包围所述孔，但是布线要求避开一些区域，这会使导电轨的布置变得复杂。

通常，与目前的高时钟脉冲速度电子器件结合使用的散热器将使用安装在散热器顶部上或者安装在由散热器的冷却鳍片/叶片所形成的腔室内的电风扇。冷却鳍片能够增大散热器的表面积并且使散热器与包围散热器的环境空气之间的换热达到最大。风扇使空气在冷却鳍片上和其周围循环，从而将来自于冷却鳍片的热量传递到环境空气中。

如上所述，随着时钟脉冲速度不断提高，电子器件所产生的废热量也不断增大。因此，为了对这些电子器件进行充分冷却，需要更大的散热器和/或更大的风扇。增大散热器的尺寸会产生用于散热的较大的散热片堆和更大的散热表面积。风扇尺寸的增大会提供更多的流经冷却鳍片的气流。

增大风扇和散热器的尺寸具有一些缺点。第一，如果在垂直方向上(即，与PC板横截的方向)增大散热器的尺寸，那么散热器会增高并且在许多应用中可能不适于安装在一个垂直空间内(诸如台式计算机的机箱)。第二，如果PC板具有垂直取向，那么重且高的散热器可能会使PC板和/或电子器件产生机械应力，从而使电子器件或者PC板出现故障。

第三，高的散热器需要在散热器和机箱之间的附加垂直间隙，散热器被安装在其中以使足够多的气流能够进入或者从风扇中排出。第四，如果在水平方向上增大散热器的尺寸，那么PC板上用于安装其它电子器件的有效面积会受到限制。第五，当散热器具有由鳍片形成的圆柱形时，通常不能以相互靠近的方式安装几个这样的散热器，这是因为进入或者从风扇中排出的气流被相邻的散热器阻挡，从而会降低冷却效果。

最后，为了提高冷却能力而增大风扇的尺寸通常会增大风扇所产生的噪声。在许多应用中，诸如台式计算机或者便携式计算机，非常需要使所产生的噪声达到最小。在取决于电池供电的便携式应用中，较大的风扇会增大耗用功率，因此这不是一种可以接受的解决散热问题的方案。

上述带有冷却鳍片的散热器，在将风扇安装在由鳍片形成的腔室内方面还具有其它的缺点。第一，散热器的大部分散热片堆部分被风扇阻挡，这是因为风扇被直接安装在散热片堆上，因此阻挡了用于使散热片堆散热的可能路径，这是因为来自于风扇的空气不能在散热片堆的阻挡部分上循环。

第二，如果没有风扇，那么鳍片的深度能够一直延伸到散热片堆的中心；但是，鳍片的深度和表面积由于风扇的直径而被减小，这是因为风扇被安装在一个直径略大于风扇直径以为风扇扇叶提供间隙的腔室中。因此，散热器的散热片堆必须被制作得更宽以补偿鳍片表面积的减小。较宽的散热片堆会增大散热器的尺寸、成本和重量。