一種電子元器件的自然冷卻散熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電子元器件的自然冷卻散熱器，包括基板，電子元器件設于基板的底面上，基板的上表面固定有若干結構相同的縱向翅片、若干結構相同的第一橫向翅片及若干若干結構相同的第二橫向翅片，所述縱向翅片位于第一橫向翅片及第二橫向翅片之間，各縱向翅片相平行，各第一橫向翅片相平行，各第二橫向翅片相平行。本實用新型可以有效的對電子元器件產(chǎn)生的熱量進行散熱。
【專利說明】 一種電子元器件的自然冷卻散熱器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種冷卻散熱器，具體涉及一種電子元器件的自然冷卻散熱器。

【背景技術】
[0002]隨著集成電路的集成度日益增大，芯片功率密度持續(xù)增加，通信和LED照明等電子元器件領域持續(xù)面臨高密度、高功率、節(jié)能、靜音、低成本散熱的挑戰(zhàn)。例如，LED芯片的使用壽命隨著溫度的升高指數(shù)降低，同時，良好的散熱對于節(jié)省芯片成本和降低能耗都具有重要的影響，散熱封裝技術已成為LED燈源制造商的核心技術之一。
[0003]電子元器件散熱具有主動冷卻和自然冷卻兩大技術。主動冷卻技術一般是采用風扇或風機迫使冷卻介質流經(jīng)換熱表面，通過強制對流方式帶走電子設備產(chǎn)生的熱量。自然冷卻技術通過空氣自然對流和熱輻射的方式帶走電子設備產(chǎn)生的熱量，與主動冷卻相比，自然冷卻不需要風扇或風機等運轉部件，具有可靠性高和靜音的突出優(yōu)點，適合于功率相對較小的芯片散熱。
[0004]自然對流是在重力場中由浮生力引起的流動，因此散熱器的自然散熱性能與放置位置和方式有關。室內吊頂安裝的小型通信基站和LED燈等許多電子設備都采用水平放置。目前，針對這類水平放置的電子設備一般采用平直翅片散熱器強化。在平直翅片散熱器中，空氣被加熱后向上運動，冷卻空氣則橫向補充進入散熱器。由于自然對流的流動動力較弱，冷卻空氣難于深入到散熱器中間區(qū)域，使得散熱器中間區(qū)域的翅片表面散熱量很小，當翅片通道較長時尤為明顯。平直翅片散熱器只有兩面進氣，制約了進入散熱器的冷卻空氣流量。另外一種常見的徑向放射狀翅片散熱器盡管為四周進氣，但由于受冷卻空氣入口處散熱面積的制約，其散熱性能亦受到限制。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種電子元器件的自然冷卻散熱器，該自然冷卻散熱器可以有效的對電子元器件產(chǎn)生的熱量進行散熱。
[0006]為達到上述目的，本實用新型所述的電子元器件的自然冷卻散熱器包括基板，電子兀器件設于基板的底面上，基板的上表面固定有若干結構相同的縱向翅片、若干結構相同的第一橫向翅片及若干若干結構相同的第二橫向翅片，所述縱向翅片位于第一橫向翅片及第二橫向翅片之間，各縱向翅片相平行，各第一橫向翅片相平行，各第二橫向翅片相平行。
[0007]所述第一橫向翅片及第二橫向翅片與縱向翅片的夾角均為90°。
[0008]相鄰兩個第一橫向翅片之間的間距為2_20mm ；
[0009]相鄰兩個第二橫向翅片之間的間距為2_20mm ；
[0010]相鄰兩個縱向翅片之間的間距為2_20mm。
[0011]所述第一橫向翅片的高度、第二橫向翅片的高度及縱向翅片的高度均為8-100mm。
[0012]所述基板的橫截面的長方形，所述長方形的長和寬分別為a和b，其中，150mm < a < 500mm, 150mm < b < 500mm。
[0013]本實用新型具有以下有益效果:
[0014]本實用新型所述的電子元器件的自然冷卻散熱器包括基板，電子元器件設于基板的底面，基板的上表面固定有縱向翅片、第一橫向翅片及第二橫向翅片，在對電子兀器件進行冷卻的過程中，電子元器件產(chǎn)生的熱量經(jīng)基板傳遞到縱向翅片、第一橫向翅片及第二橫向翅片上，冷卻空氣從前、后、左、右四個方向對第一橫向翅片、第二橫向翅片及縱向翅片進行降溫，增大了各翅片與冷卻空氣之間的有效接觸面積，從而有效的對電子元器件產(chǎn)生的熱量進行散熱。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型中實施例一的結構示意圖；
[0017]圖3為現(xiàn)有的散熱器的結構示意圖；
[0018]圖4為本實用新型對稱面附近翅片通道中心截面內的速度分布
[0019]圖5為本實用新型對稱面附近翅片通道中心截面內的溫度分布；
[0020]圖6為本實用新型與現(xiàn)有散熱器的溫升仿真結果對比。
[0021]其中，I為基板、2為縱向翅片、3為第一橫向翅片、4為第二橫向翅片、5為蓋板。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0023]參考圖1及圖2，本實用新型所述的電子元器件的自然冷卻散熱器包括基板1，電子兀器件設于基板I的底面上，基板I的上表面固定有若干結構相同的縱向翅片2、若干結構相同的第一橫向翅片3及若干若干結構相同的第二橫向翅片4,所述縱向翅片2位于第一橫向翅片3及第二橫向翅片4之間，各縱向翅片2相平行，各第一橫向翅片3相平行，各第二橫向翅片4相平行。
[0024]需要說明的是，所述第一橫向翅片3及第二橫向翅片4與縱向翅片2的夾角均為90° ;相鄰兩個第一橫向翅片3之間的間距為2-20mm ;相鄰兩個第二橫向翅片4之間的間距為2-20mm ;相鄰兩個縱向翅片2之間的間距為2_20mm，第一橫向翅片3的高度、第二橫向翅片4的高度及縱向翅片2的高度均為8-100_，所述基板I的橫截面的長方形，所述長方形的長和寬分別為a和b,其中，150mm < a < 500mm, 150mm < b < 500mm。
[0025]實施例一
[0026]將本實用新型應用于室內小型通信基站或者LED燈等多種電子設備的自然散熱中。將本實用新型所述的電子元器件的自然冷卻散熱器水平放置，其頂部與蓋板5之間有一定縫隙，發(fā)熱元件置于基板I上。發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量經(jīng)基板I傳遞給第一橫向翅片3、第二橫向翅片4及縱向翅片2以后，由空氣自然對流從第一橫向翅片3、第二橫向翅片4及縱向翅片2的表面?zhèn)鬟f給空氣，空氣受熱后向上流動碰到蓋板5后從所述電子元器件的自然冷卻散熱器與蓋板5之間的縫隙流出，并將發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量帶出所述電子元器件的自然冷卻散熱器，外界空氣則從所述電子元器件的自然冷卻散熱器的四個側面的翅片通道源源不斷的被吸入到所述電子元器件的自然冷卻散熱器中，如此形成流動循環(huán)。同時采用第一橫向翅片3、第二橫向翅片4及縱向翅片2的這種分布方式，大大增加了進入所述電子元器件的自然冷卻散熱器的冷卻空氣流量。
[0027]參考圖3，為了闡述所述電子元器件的自然冷卻散熱器的性能優(yōu)勢，采用數(shù)值仿真手段計算了其在上述實施例一下的散熱性能，并與現(xiàn)有散熱器性能進行了對比。
[0028]參考圖4及圖5，冷卻空氣從底部向上流動進入翅片通道，然后以小傾角向下流動沖擊到散熱器基板，形成類似于沖擊射流流動，隨后在浮升力的作用下向上流動，碰到天花板后改為沿壁面流動，并從散熱器與天花板之間的間隙流出散熱器。所述電子元器件的自然冷卻散熱器在工作工程中，冷卻空氣由橫向和縱向翅片通道進入散熱器，在橫向和縱向翅片通道內都形成低溫區(qū)，而現(xiàn)有散熱器僅在縱向翅片通道有冷卻空氣進入，在縱向翅片中部區(qū)域由于冷卻空氣難于抵達形成高溫區(qū)而不利于散熱。因此，與現(xiàn)有散熱器相比，所述電子元器件的自然冷卻散熱器極大地增加了冷卻空氣進入散熱器的流量，并增大了冷卻空氣與散熱器的有效接觸面積，因此可顯著改善散熱性能。
[0029]圖6給出了所述電子元器件的自然冷卻散熱器與現(xiàn)有平直翅片散熱器的基板溫升仿真結果的對比?？梢钥闯?，所述電子元器件的自然冷卻散熱器與現(xiàn)有散熱器相比基板溫升降低了 6.4°C，熱阻降低了 10%，這對強化傳熱而言效果顯著。
[0030]需要進一步說明的是，本實用新型不局限以上所給出的實施例的形式，還可以變換成其他的結構形式，如應用于散熱器上面沒有蓋板5的完全開放環(huán)境，橫向和豎向翅片采用非矩形截面結構，但只要是采用了本實用新型定義的橫向和豎向組合翅片，都將落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種電子兀器件的自然冷卻散熱器,其特征在于,包括基板(I)，電子兀器件設于基板(I)的底面上，基板(I)的上表面固定有若干結構相同的縱向翅片(2)、若干結構相同的第一橫向翅片(3)及若干結構相同的第二橫向翅片(4),所述縱向翅片(2)位于第一橫向翅片⑶及第二橫向翅片⑷之間，各縱向翅片⑵相平行，各第一橫向翅片⑶相平行，各第二橫向翅片(4)相平行。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件的自然冷卻散熱器，其特征在于，所述第一橫向翅片⑶及第二橫向翅片⑷與縱向翅片(2)的夾角均為90°。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件的自然冷卻散熱器，其特征在于， 相鄰兩個第一橫向翅片(3)之間的間距為2-20mm; 相鄰兩個第二橫向翅片(4)之間的間距為2-20mm; 相鄰兩個縱向翅片⑵之間的間距為2-20mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件的自然冷卻散熱器，其特征在于，所述第一橫向翅片⑶的高度、第二橫向翅片⑷的高度及縱向翅片⑵的高度均為8-100mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的電子元器件的自然冷卻散熱器，其特征在于，所述基板(I)的橫截面的長方形，所述長方形的長和寬分別為a和b,其中，10mm彡a彡500mm,100mm < b < 500mmo
【文檔編號】H05K7/20GK204014382SQ201420365957
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2014年7月3日
【發(fā)明者】馮上升, 盧天健, 文婷 申請人:西安交通大學