[发明专利]散热器及其制造方法

说明书

技术领域

本申请的主题涉及散热器，具有所述散热器的电子仪器组件，制造所述散热器和电子仪器组件的方法。

背景技术

为了冷却电子部件的温度，经常使用的是铝散热器。铝和/或铝合金经常用于制造散热器，原因是它们具有较高的导热特性，能够进行压制并且容易在市场上买到。制造铝散热器的成本高效的方式是在如图1a-1d所述的散热片部分加底座部分的结构中挤压金属。

在图1所示以及美国专利6637109B2公开的实施方式中，散热器具有底座部分15和17，所述底座部分用作生热部件的安装表面，底座部分之间的散热片部分构成增加表面积的散热片部分，这对于使配装的生热部件最大程度地散热是很关键的。由所述部件产生的热量通过传导首先传递给散热器的底座部分15和17(顶部和底部)，接着传递给散热片部分，由此热量通过辐射、强制对流或自然对流而分散到周围。因为在表面积值和总传热值之间存在正相关关系，所以有利的是将散热片部分的高度和密度最大化，特别是当涉及强制对流场合的时候，这使得散热片部分之间的间隙/空间最小。

表征散热器的关系是在数学上由散热片部分高度除以散热片部分之间的间隙所限定的纵横比。目前的挤压技术限制了所述纵横比可实现的值，因为在挤压一体式板形的散热器时，随着所述纵横比增加，挤压模的强度变弱。为了降低模具破损的概率，挤压速度应当降低，由此减少了挤压工艺的整体生产能力。通过铝合金挤压方法制成的一体式散热片部分，这种散热片部分组成的具有较高纵横比的散热器，还会导致很高的废品率。

由单个挤压型材制造高纵横比的散热器的一个制造方法是通过美国专利6637109B2中公开的摩擦搅拌焊(FSW)将这些型材焊接在一起。所述方法包括，将挤压型材挤压或弯曲，所述型材被切成适当长度的多片，单片型材的横截面具有第一端部分、第二端部分和连接腹板部分，其中第一和第二基部分的厚度大于腹板部分。然后通过摩擦搅拌焊(FSW)沿着它们的接触面，将各片挤压型材对齐并焊接在一起。在生热部件被置于顶部15和底部17表面的情况下，这是一种有效利用成本的方案，它克服了如上所述的挤压单片型材存在的问题。

所述方法的缺陷是，它不能用于制造这样的散热器，即该散热器具有将所述待冷却的元件只安装在一侧的底板。当需要具有密集散热片部分的这样的“单侧式”散热器时，就会出现这种问题。由于前述关于铝挤压工艺存在的不足，不可能将具有密集散热片部分的单侧式散热器进行挤压成形成单件式单元。

散热器的热性能通常随着散热片部分的高度与散热片部分间隙之间的比值的增加而提高。结果，当需要很高的散热能力时，就要使用焊接型散热器。制造焊接型散热器的焊接技术包括硬钎焊、环氧压焊、机械型(压配合或卡扣)和摩擦搅拌焊。然而，尽管具有高密度散热片部分的散热器能够通过硬钎焊和环氧压焊进行制造，但为了便于焊接，不得不使用填充材料，这就会在接头处产生一定程度的抗热，由此对整体的热性能产生负面影响。另外，这些方法是劳动力密集型作业，它们会使制造成本大大地升高。此外，已知的是，环氧接头会随着时间的流逝而变弱，降低了焊接的机械强度并抑制传热性能。

机械连接方法包括由具有数个散热片部分并通过压配合和/或卡扣配合进行互连的挤压制品、所谓的片材状型材或者其它片段制造散热器。然而，尽管这种方法是成本有效的方法，但它具有几个缺陷。机械连接的缺陷包括普通的结合强度，这不能适用于所有的场合。由此导致在用这样的散热器的过程中出现可靠性问题。另外，围绕机械接头存在空气间隙，这会导致高度扩展的阻热性。此外，热管集成和/或生热部件的安装所需要的机加工和钻孔可能会使两个相邻挤压制品或型材的相邻机械接头松动。