專利名稱：大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器。
背景技術：
微米和納米半導體制程技術的發展，使得微電子和動力電子裝置上晶體管和電路的密度 越來越高，體積越來越小。這一發展趨勢，導致了芯片上總熱負荷和熱流密度大幅度的增加。 如何有效導出熱量，控制芯片的操作溫度已是制約芯片性能和發展的一個關鍵因素，也是設 備穩定和可靠性的首要條件。據預測，在未來的幾年，動力電子芯片產生的熱流密度可能到達500W/cm2。如此高的熱流密度，傳統的基于固體金屬材料制造的各種散熱器無法滿足熱 控制的要求。針對這一挑戰，創新性的新型散熱冷卻技術將是在必然。高效的動力電子散熱 器在大功率電源，混合動力電池，無線地面工作站，軍事裝置，新型能量武器，激光武器， 中際雷達等領域都有廣泛應用。
發明內容
本發明目的就是提供一種不僅可用于動力電子設備/元器件的冷卻散熱，而且還可用于 多種微電子元器件、數據中心、太空站動力電子設備的熱控制，機載雷達器件散熱、功率放 大器散熱、激光裝置的精確溫度控制等方面的大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器。本發明目的是通過以下方式實現的本發明包括底板、固定基板、熱管、薄翅片組，其特征是在固定基板正面豎直地設有 相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設有呈斜線平行排列的槽道，在每個槽道的 兩端均打有貫通固定基板兩面的通孔；熱管彎曲加工成"U"形，熱管的上部從固定基板的 通孔中穿過，底部嵌入固定基板的槽道中，使得熱管與熱管呈斜線平行排列；薄翅片組中的 翅片呈水平方陣式排列，在薄翅片組上打有與熱管上部相對應的豎孔，每個熱管的上部均穿 入薄翅片組上的對應的豎孔中；底板與固定基板的底面固定并壓緊熱管的底部。所述固定基板的槽道的截面為半圓形；所述熱管在工成"U"形時，其最佳形狀是底部的接觸底板部分壓扁，而和固定基板 接觸部分保持半圓形〉犬。 本發明的優點是-1. 本散熱器采用多熱管-平行薄翅片空氣冷卻散熱，熱源的熱量通過熱管中工作流 體的蒸發，有效地傳遞到散熱翅片，散熱能力大，整體熱阻小；2. 水平翅片設計，冷卻空氣可以通過任何方向，適合不同的電子元件布置；3. 由于熱管的毛細作用力，該散熱器可垂直，水平，甚至倒置使用；4. 熱管在翅片上非均勻的交錯布置，提高翅片效率，降低翅片-空氣側的熱阻(參 照圖4);5. 固定基板與熱管接觸部分采用半圓槽結構設計(如圖10所示)，嵌壓熱管在半圓 槽里，形成緊密結合。不僅可以提高熱傳導量，而且顯著提高熱流密度，降低底部接觸熱阻;
6. 基板-熱管-底板采用低溫釬焊，形成底板和熱管，熱管和基板之間的有效接觸， 減小接觸熱阻；
7. 基板頂部設計有圓柱形翅片，增加底部的散熱能力。圓柱形翅片設計，流體阻力 小，傳熱效率高，而且冷卻空氣可在任何方向流通；
8. 熱管彎曲加工成U-形，底部接觸底板部分壓扁，而和固定基板接觸部分保持半 圓形狀(如圖5所示)，既能保證和底板之間較大面積的接觸，又能和基板之間保持有效而 良好的接觸；
9. 熱管與熱管呈斜線平行排列，在兼顧熱管在翅片上分布的同時，使熱管底部吸熱 面盡量增大，消除電子芯片/元件上可能產生的熱點，增加散熱能力和降低接觸熱阻；
10. 本散熱器機構緊湊，體積小，重量輕，節省金屬材料。
圖l是木發明的正視圖；圖2是圖1的側視圖；圖3是圖1的仰視圖；圖4是圖1的俯 視圖；圖5是圖4的A—A向剖視圖；圖6是固定基板的正視圖；圖7是圖6的側視圖；圖8是圖6的仰視圖；圖9是圖6的俯視圖；圖10是圖8的B—B向剖視圖；圖ll是本發明的組裝示意圖。圖中1.底板，2.固定基板，3.圓柱形翅片，4.熱管，5.薄翅片組，6.薄翅片 間距定位片，7.底板定位鉚釘，8.散熱器同定螺絲孔，9.供熱管穿出的通孔，IO.半圓形槽道。
具體實施例方式本發明的大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器，是利用熱管的熱超導特性，通過獨特結構設計，把動力電子元件/裝置(IGBT)產生的熱量導出并通過強制對流散到周圍環境中。熱源 (芯片/IGBT等電子元件)產生的熱量，以熱傳導的形式通過底板傳遞到熱管。熱管內的工作 流體吸收熱量蒸發，把熱量傳輸到熱管的另一端。電子裝置周圍流動的空氣通過對流和翅片 交換熱量，翅片通過導熱散處與之接觸的熱管的熱量。釋放出熱量的工作流體冷凝，被熱管 內的毛細結構循環回熱源端吸收熱量蒸發。這樣循環往復，實現對熱源的溫度控制和熱量的 導出。本發明的結構包括底板l、固定基板2、熱管4、薄翅片組5，在固定基板2正面豎直地 設有相互間平行排列的直徑在2.0-4.0mm之間的圓柱形翅片3，在固定基板2底面設有呈斜 線平行排列的半圓形槽道10，在每個槽道的兩端均打有貫通固定基板兩面的通孔9;熱管4 彎曲加工成"U"形，熱管4的上部從固定基板的通孔9中穿過，底部嵌入固定基板的槽道 10中，使得熱管與熱管呈斜線平行排列；薄翅片組5中的翅片呈水平方陣式排列，在薄翅片 組5上打有與熱管上部相對應的豎孔，每個熱管4的上部均穿入薄翅片組上的對應的豎孔中； 底板1與固定基板2的底面固定并壓緊熱管4的底部。本散熱器結構連接(組裝)方式用壓鑄或數控機床加工出帶圓柱形翅片和嵌入熱管的槽道的散熱器的鋁基座。加工成型 的熱管按照順序插入并穿過基座上的條形空定位。在銅底板上涂一薄層焊錫膏，帶有焊錫膏 的銅板由下向上壓到機板的槽內，并壓緊熱管。沖壓好的翅片組的每一個孔里涂有焊錫膏，
把每根升出基板熱管的頭對準翅片組上的空位，由上往下穿到熱管上。組裝到一起的零部件 用夾/制具固定，放入回流焊爐，加熱焊接到一起。如圖10所示。 實施例1. SEMIX7()3GB126IGBT散熱器 散熱器尺寸125x76x80 mm 結構與材料底板C1100 固定基座AL6063 薄翅片組AL6063 熱管6只6.0 mm 散熱能力600-800 Watts。
權利要求
1、一種大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器，包括底板、固定基板、熱管、薄翅片組，其特征是在固定基板正面豎直地設有相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設有呈斜線平行排列的槽道，在每個槽道的兩端均打有貫通固定基板兩面的通孔；熱管彎曲加工成“U”形，熱管的上部從固定基板的通孔中穿過，底部嵌入固定基板的槽道中，使得熱管與熱管呈斜線平行排列；薄翅片組中的翅片呈水平方陣式排列，在薄翅片組上打有與熱管上部相對應的豎孔，每個熱管的上部均穿入薄翅片組上的對應的豎孔中；底板與固定基板的底面固定并壓緊熱管的底部。
2、 根據權利要求1所述的大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器，其特征是設在固 定基板底面的槽道的截面為半圓形。
3、 根據權利要求1所述的大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器，其特征是熱管的 底部的接觸底板部分壓扁，而和固定基板接觸部分保持半圓形狀。
全文摘要
本發明涉及一種大功率動力電子裝置熱管冷卻散熱器，包括底板、固定基板、熱管、薄翅片組，其特征是在固定基板正面豎直地設有相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設有呈斜線平行排列的槽道，在每個槽道的兩端均打有貫通固定基板兩面的通孔；熱管彎曲加工成“U”形，熱管的上部從固定基板的通孔中穿過，底部嵌入固定基板的槽道中；薄翅片組中的翅片呈水平方陣式排列，在薄翅片組上打有與熱管上部相對應的豎孔，每個熱管的上部均穿入薄翅片組上的對應的豎孔中；底板與固定基板的底面固定并壓緊熱管的底部。其優點是不僅可用于動力電子設備/元器件的冷卻散熱，而且還可用于多種微電子元器件、數據中心、太空站動力電子設備的熱控制，機載雷達器件散熱、功率放大器散熱、激光裝置的精確溫度控制等方面，散熱能力大，整體熱阻小，機構緊湊，體積小，重量輕，節省金屬材料。
文檔編號H05K7/20GK101160034SQ20071014847
公開日2008年4月9日 申請日期2007年8月31日 優先權日2007年8月31日
發明者王亞雄 申請人:王亞雄