專利名稱：一種高倍翅冷板散熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及散熱器，具體涉及一種冷板散熱器。
背景技術：
散熱器常用于功率元件的散熱降溫，在電子電力行業的產品中有許多功率元件， 在使用過程中有59Γ8%的功率損耗產生熱量，使元件溫度升高，工作狀態變壞，可靠性大幅度降低直至損壞，在一定溫度范圍內功率元件的溫度每升高5°C，可靠性下降一個數量級， 因此散熱器的性能直接影響到產品的可靠性。現有技術中，冷板散熱器的結構大致由一基板以及固定排列在基板散熱面上的翅片構成。從制作方式角度可分為釬焊式、鋁型材一體擠壓式以及鏟翅式等。釬焊式冷板散熱器是先制作出基板和翅片，然后通過整體真空釬焊將翅片和基板焊接起來，真空焊接能耗大、成本較高。鋁型材一體擠壓式冷板散熱器是采用鋁合金一體擠壓成型，其優點是結構簡單， 但是其翅片的厚度無法做薄(一般至少0. 8mm)、翅片的高度無法做高，翅片的間距也無法做小(一般至少3mm)，即無法做到高倍翅(倍翅即翅片高度與翅片間距之比)，使單位散熱面積所需的金屬用量大，散熱效率低。鏟翅式冷板散熱器是在基板散熱面上以刀具鏟削出翅片，其缺點是其翅片的厚度厚(一般至少3mm)、翅片的高度也無法做高，翅片的間距也更大(一般達10mm)，更加達不到高倍翅的要求。而對于散熱器制造廠家來說，為了在單位散熱面積里減少金屬用量，提高散熱效率，高倍翅一直是追求的目標。
發明內容本實用新型目的是提供一種高倍翅冷板散熱器，可在達到高倍翅的基礎上進一步降低制作成本。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種高倍翅冷板散熱器，由多個散熱單元拼合構成，所述每個散熱單元為鋁或銅擠壓成型的等截面型材，該等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部構成；所述多個散熱單元在型材寬度方向上并列布置，以基板部相拼合，并經攪拌摩擦焊將多個散熱單元的基板部連接成一體。上述技術方案中的有關內容解釋如下1、上述方案中，所述“攪拌摩擦焊”是現有一種焊接技術。攪拌摩擦焊方法與常規摩擦焊一樣.攪拌摩擦焊也是利用摩擦熱作為焊接熱源。不同之處在于攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體形狀的焊頭(welding pin)伸入工件中，通過焊頭的高速旋轉，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化，同時對材料進行攪拌摩擦來完成焊接的。2、上述方案中，較佳方案是在所述各相鄰的散熱單元的基板部對應拼合面上，一者上沿等截面型材的長度方向設插槽，另一者對應設條狀鉤，條狀鉤與插槽對應插接，并且條狀鉤和插槽以朝上或朝下的斜面抵靠配合，當相鄰的散熱單元中一者受到上下方向的作用力時，條狀鉤與插槽沿所述斜面相對滑動，使相鄰的散熱單元相靠攏，以此構成散熱單元間的卡固結構。此卡固結構的作用是將攪拌摩擦焊時焊頭對基板部的抵壓力的一部分轉化成使相鄰基板部相靠攏的作用力，從而使相鄰散熱單元的基板部的拼合面間能夠更加緊靠，不存在間隙，保證傳熱效果。考慮到實際攪拌摩擦焊時，焊頭是對基板部底面作用，從而基板部的間隙頂端更易張開變大，會使基板部的底面變形為弧面，故進一步較佳方案是將所述插槽和條狀鉤設置于基板部拼合面的上部。本實用新型設計原理以及帶來的效果是本實用新型將現有一體的冷板散熱器分解成多個帶一片翅片的散熱單元，散熱單元為鋁或銅擠壓成型的等截面型材，將這些散熱單元相拼合并以攪拌摩擦焊將其焊接成一體。制作時，只要先擠壓制作出一個個散熱單元，然后將它們相拼合于夾具上，再以攪拌摩擦焊的工藝將它們的拼合處焊接，即完成了制作。由于散熱單元僅帶一片翅片，其制作簡單，翅片高度可加大、翅片厚度可做薄，各散熱單元拼合后的翅片的間距也可制作地較小， 即達到高倍翅的要求，可制作出25倍翅 40倍翅。由于采用攪拌摩擦焊工藝將各散熱單元連接，攪拌摩擦焊焊接時溫度相對較低，殘余應力或變形較小，使基板部拼合成的基板整體的變形較小，焊接前及焊接過程中對環境的污染小，也較節省能源。而若將各散熱片采用常規螺栓連接，而基板必然需要制作地較厚度，不然無法穿置螺栓，并且螺栓的連接也不可靠，在有震動的場合使用有螺栓可能松動，使拼合面的間隙加大，從而影響到基板的傳熱效果，影響散熱效率。由于進一步本實用新型設計了散熱單元間的卡固結構，作用是將攪拌摩擦焊時焊頭對基板部的抵壓力的一部分轉化成使相鄰基板部相靠攏的作用力，從而使相鄰散熱單元的基板部的拼合面間能夠更加緊靠，更能保證拼合面間不存在間隙，從而提高傳熱效果。并且，也保證了焊接后基板的變形最小，不會拱起成弧形。
附圖1為本實用新型實施例散熱單元結構示意圖；附圖2為本實用新型實施例整體結構示意圖；附圖3為附圖2的仰視示意圖；附圖4為本實用新型實施例散熱單元間的卡固結構示意圖；附圖5為本實用新型實施例制作過程中攪拌摩擦焊時的示意圖一，此圖表示本實用新型實施例的正面；附圖6為本實用新型實施例制作過程中攪拌摩擦焊時的示意圖二，此圖表示本實用新型實施例的底面。以上附圖中1、散熱單元；2、基板部；3、翅片部；4、條狀刺；5、插槽；6、條狀鉤；7、 斜面；8、焊頭；9a、第一道攪拌摩擦焊；％、第二道攪拌摩擦焊；9c、第三道攪拌摩擦焊；10、Z 向支承板；11、基座；12、X向夾持面；13、Y向夾持面。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例參見附圖1 附圖6所示一種高倍翅冷板散熱器，由多個散熱單元1拼合構成。見附圖1所示，所述每個散熱單元1為鋁或銅擠壓成型的等截面型材，該等截面型材由基板部2以及基板部2上向上伸出的一翅片部3構成。基板部2的截面形狀為矩形，而翅片部3的截面形狀為一豎向長條狀。具體如圖1所示，翅片部3截面的寬度從根部向上逐漸變窄，且翅片部3的兩側表面上設有多個凸起的條狀刺4，以增加表面積。且，每個散熱單元1的基板部2寬度方向上相背的兩側面中，一面上沿等截面型材的長度方向設插槽5，另一面上凸設有設條狀鉤6。見附圖2、附圖3及附圖4所示，所述多個散熱單元1在型材寬度方向上并列布置， 以基板部2相拼合，并經攪拌摩擦焊將多個散熱單元1的基板部2連接成一體。所述插槽5 和條狀鉤6即位于各相鄰的散熱單元1的基板部2對應拼合面上，條狀鉤6與插槽5對應插接，并且條狀鉤6和插槽5以朝上或朝下(圖示為朝上)的斜面7抵靠配合，當相鄰的散熱單元1中一者受到上下方向的作用力時，見附圖4，條狀鉤6與插槽5沿所述斜面7相對滑動，使相鄰的散熱單元1相靠攏，以此構成散熱單元1間的卡固結構。具體，所述插槽5和條狀鉤6位于基板部2拼合面的上部。制作過程中，攪拌摩擦焊時，攪拌摩擦焊的焊頭8是沿著垂直于各散熱單元1的拼合面的方向(即各散熱單元1的型材寬度方向)移動，在基板部2的底部行進多道，如附圖3 示，圖中打陰影線部分為三道攪拌摩擦焊的行進軌跡9a、9b、9c，在制作好的成品上該攪拌摩擦焊焊頭的行進軌跡不會顯現，這并不是像普通熔化焊那樣的焊跡，每道攪拌摩擦焊焊頭的行進結束時留下的匙孔可經后處理去掉。參見附圖4、附圖5及附圖6所示，為便于理解，下面說明下整體制作過程先擠壓制作多個散熱單元1，然后將這些散熱單元1相拼合倒置于一夾具上，該夾具以X向夾持面 12和Y向夾持面13在拼合好的散熱單元1的寬度方向上和長度方向上夾緊，寬度方向上的壓緊力圖中表示為F2，長度方向上的壓緊力圖中表示為F3，并且，夾具中伸設有多塊間隔布置的Z向支承板10，這些Z向支承板10對應伸置于各散熱單元1的翅片部3之間并支承于基板部2的頂面上，然后，在基板部2的底面上進行攪拌摩擦焊，控制攪拌摩擦焊的焊頭8沿著垂直于各散熱單元1的拼合面的方向(即各散熱單元1的型材寬度方向)移動，在拼合起來的基板部2上行進平行的多道，圖6所示為三道，在攪拌摩擦焊的焊頭8的行進過程中依次推壓著散熱單元1，從而攪拌摩擦焊的焊頭8對基板部2的抵壓力Fl的一部分被轉化成使相鄰基板部2相靠攏的作用力，從而使相鄰散熱單元的基板部2的拼合面間更加緊靠，以保證拼合面的面與面間整體不存在間隙，從而提高傳熱效果。并且，也保證了焊接后基板的變形最小，不會拱起成弧形。另，所述每個散熱單元1的基板部2上位于翅片部3兩側的頂面設計出有一段高度落差δ，見附圖1所示，使支承板10僅抵著一個散熱單元1的基板部2的頂面保持其不動，而相鄰另一個散熱單元1有向上頂的運動空間，見附圖4所示。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種高倍翅冷板散熱器，其特征在于由多個散熱單元拼合構成，所述每個散熱單元為鋁或銅擠壓成型的等截面型材，該等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部構成；所述多個散熱單元在型材寬度方向上并列布置，以基板部相拼合，并經攪拌摩擦焊將多個散熱單元的基板部連接成一體。
2.根據權利要求1所述高倍翅冷板散熱器，其特征在于所述各相鄰的散熱單元的基板部對應拼合面上，一者上沿等截面型材的長度方向設插槽，另一者對應設條狀鉤，條狀鉤與插槽對應插接，并且條狀鉤和插槽以朝上或朝下的斜面抵靠配合，當相鄰的散熱單元中一者受到上下方向的作用力時，條狀鉤與插槽沿所述斜面相對滑動，使相鄰的散熱單元相靠攏，以此構成散熱單元間的卡固結構。
3.根據權利要求2所述高倍翅冷板散熱器，其特征在于所述插槽和條狀鉤位于基板部拼合面的上部。
專利摘要一種高倍翅冷板散熱器，其特征在于由多個散熱單元拼合構成，所述每個散熱單元為鋁或銅擠壓成型的等截面型材，該等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部構成；所述多個散熱單元在型材寬度方向上并列布置，以基板部相拼合，并經攪拌摩擦焊將多個散熱單元的基板部連接成一體。本實用新型制作簡單，翅片高度可加大、翅片厚度可做薄，各散熱單元拼合后的翅片的間距也可制作地較小，即達到高倍翅的要求，可制作出25倍翅～40倍翅。
文檔編號H01L23/367GK202076250SQ20112017987
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者單俊, 姚宏明, 朱鳴陸, 李建明, 陸國明 申請人:蘇州三川換熱器有限公司