[实用新型]微型翅片式热沉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子器件的散热器，特别涉及一种微型翅片式热沉。

技术背景

任何电子器件工作过程的实质是能量转化过程，这个过程总会伴随着发热，发热的根源是任何能量转化过程都不可能是100％的效率，不足100％部分的能量全部或大多数变成了热量。随着电子器件的高频化、集成化、高功率发展，单位容积电子器件的发热量和热流密度大幅度的增加，目前电子芯片一般都达到达5～10W/cm²，特别高的甚至达到100W/cm²以上。随着温度的增加，电子器件的失效率成指数增长趋势，环境温度每升高10℃，失效率增大一倍以上，有报道认为有55％以上电子器件失效是冷却系统设计不良所导致。总之降低器件的温度将极大地提高与温度有关的器件性能和提高器件的工作寿命。由于上述的背景，关于电子器件的冷却逐渐成为一个重要的学术研究方向。现有的散热设计方式分为：被动式和主动式。两种散热方式各有优缺：被动式散热制作简易并且成本总体要比主动式的低，安全可靠性是它的另一个优点；但当要获得相同的散热量时，被动式散热的空间体积较大往往是设计中难以克服的缺点。相对而言，主动式散热由于有动力设备，其成本增加，安全可靠性降低，但主动式散热在动力设备的辅助下可以将体积大幅度的缩减，散热效率也高。在如今的商业化竞争中，满足散热需求是首要的考虑因素，而当散热能力是同等的情况下，产品的安全可靠性以及产品的生产成本和维护成本则是另一重要的考虑因素，因此被动式的散热是具有明显优势的，积极的研发高效散热能力的被动式散热方式具有积极意义。

发明内容

本实用新型的发明目的针对已有技术中存在的缺陷，提供了一种微型翅片式热沉。本实用新型采用高导热系数的金属材料比如铜制作微翅片，由焊点连接交错叠加的微翅片并构成整个热沉，热沉一个面与需要散热的器件接触，其他五个面均有空气流入微翅片热沉内部。本实用新型属于被动式散热方式，主要包括：高导热系数和高热容的金属材料制成的含微缝的翅片及支撑焊点，其特征在于所述每个翅片之间间隔0.1～1mm距离设有0.1～0.3mm的缝隙，开缝的斜度为25°～55°，热沉由多层翅片叠加而成，多层翅片在叠加时按开缝方向交错状排列，热沉的厚度为0.5～2cm，每0.5cm的厚度由20～25个翅片叠加而成。每层翅片间由圆柱点支撑连接。

本实用新型的优点是体积小，散热面积大，散热效率高，可靠性好，比传统翅片热沉冷却效率提高了数十倍。

附图说明

图1本实用新型的单层翅片结构示意图；

图2本实用新型的双层翅片结构示意图。

1翅片、  2开缝。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：

根据传热学的基本理论：增强散热能力的途径在传热公式中表现为增大导热系数(即减小热阻)或者是增大换热面积。导热系数是一个包含了各种影响导热的因素的综合系数，优化导热系数的途径较多，也因此较难估计其优化程度。而通过增加换热面积是相对简易和直观的优化途径。

为获得较好的传热效果，在增加散热面积的同时也考虑到良好的空气流动来强化换热系数。参见图1，本实施例的翅片1采用厚度为0.1mm的1×1cm的铜片上，每间隔0.5mm制作0.2mm的开缝2，开缝2斜度为45°，整个0.5cm厚的微翅片由25层此铜板叠加，每层铜片的开缝之间为交错状，参见图2，每层铜片间由圆柱点支撑，为空气的进入留出空间。这样的设计结构中，空气流体可以通过从微翅片的侧壁进入，在其内的各层铜片间流动。根据本例的设计尺寸，此种热沉的一层翅片1的表面积为同体积下为没有开缝翅片的1.616倍，如果整个热沉的尺寸为1×1×0.5cm，本实用新型的微翅片热沉的散热面积将为1×1×0.5cm铜板散热面积的39.592倍，因此在理论上，如果假定内部换热充分，本实用新型的微翅片的散热面积将提高39.592倍，散热能力得到了很大的提高。

另外，由传热学知识可知，当存在温差时，空气可由于热导致的密度差而产生强烈的流动，热沉中有强烈的空气流，而此种设计的微翅片结构中的空气流动属于微流动的尺寸，微尺寸中的流动带来的微系统中的传导可能带来强化传热的现象。