專利名稱:散熱裝置和制造該散熱裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可用于例如冷卻電氣部件的散熱裝置,尤其涉及構(gòu)造成 便于接受流經(jīng)其的液體冷卻劑流動(dòng)的大負(fù)荷的散熱裝置,但本發(fā)明不 限于此。
背景技術(shù):
隨著電氣部件對(duì)于功率控制和功能化性能的要求日益提高,冷卻這 種電氣部件的要求也伴隨提高,以便確保電氣部件能夠工作在其工作 極限容許的溫度下。因此,在用于這種電氣部件的有效冷卻裝置的發(fā)展過程中已經(jīng)作出 了相當(dāng)大的努力,并且盡管目前使用的液體冷卻的散熱裝置通常是非 常有效的,但是這些冷卻裝置是彼此獨(dú)立地研發(fā)出來的,在使用過程 中出現(xiàn)的單獨(dú)的問題由單獨(dú)的技術(shù)方案來解決。這造成了以下的相關(guān)問題(a)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的制造以及相應(yīng)的成本,和(b)對(duì)于相對(duì)于所 占空間的冷卻功率而言,所獲得的散熱裝置僅提供了有限的總效率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服或至少是減輕至少一個(gè)上述問題。本發(fā)明的 另一目的在于提供一種整體結(jié)構(gòu)的液體冷卻的散熱裝置。本發(fā)明的再 一目的在于提供一種在內(nèi)部液體管道之間不需要外部管道系統(tǒng)聯(lián)接件 (pipe-work links )的液體冷卻的散熱裝置,由此使得與帶有外部管 道系統(tǒng)聯(lián)接件的散熱裝置的尺寸相比可增加散熱裝置的有效尺寸。本發(fā)明還提供了制造這種類型散熱裝置的方法。本發(fā)明提供的散熱裝置和用于制造這種散熱裝置的方法在后附的 權(quán)利要求中進(jìn)行限定。
參照對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的下列描述并結(jié)合附圖,可以更好地理解并實(shí)施 本發(fā)明,在附圖中
圖la和lb分別是典型的現(xiàn)有技術(shù)的主視圖和平面圖;和 圖2a和2b分別是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的散熱裝置的主視圖和平 面圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)Dla和lb,典型的現(xiàn)有技術(shù)的散熱裝置10設(shè)置成用于冷卻電 氣器件20,該散熱裝置包括鋁擠壓成型的板ll。該板ll可以設(shè)置有翅 片或以其它方式進(jìn)行處理,以便促使熱量從板的外表面排散出去。相似的散熱裝置可以從R—Theta Thermal Solution Inc. 7>司 (www. r-theta. com)的品牌"Aquasink"獲得。板ll形成有內(nèi)通道,例如由附圖標(biāo)記12表示,在使用中例如為水 的液體冷卻劑受迫流經(jīng)該內(nèi)通道。例如由附圖標(biāo)記12表示的內(nèi)通道與 例如由附圖標(biāo)記13表示的管狀銅襯套配合,以便用于提供防止液體冷 卻劑對(duì)板ll的腐蝕作用。管狀襯套13在其端部處具有螺紋,并借助例 如由附圖標(biāo)記14表示的不銹鋼的管道系統(tǒng)互連件(pipe-work interconnect)在鋁制的板ll的外部進(jìn)行互連,以^便形成流經(jīng)板11的 所需的液體流動(dòng)形態(tài),從而促使由電氣器件20產(chǎn)生的熱量的排散程度 增強(qiáng)。通常,電氣器件20需要裝接到散熱裝置10上,以便在其間建立良 好的熱接觸,同時(shí)保持其間的電絕緣。這通常借助由導(dǎo)熱但電絕緣的 材料制成的粘接劑墊或薄膜15來實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)參照?qǐng)D2a和2b,其中示出了本發(fā)明的實(shí)施例,但這只是示意性 的。該實(shí)施例的散熱裝置30設(shè)置成用于冷卻電氣器件40,如上所述, 該散熱裝置包括擠壓成型的鋁制板31,其包括用于例如水的液體冷卻 劑的例如由附圖標(biāo)記32表示的平行的流動(dòng)通道。然而,在這種情況下, 與圖la和lb所示的現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)型不同,在冷卻劑流動(dòng)通道中沒有采 用例如由附圖標(biāo)記13表示的村套。依據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例,通過對(duì)該 通道的暴露表面(例如由附圖標(biāo)記32表示)進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理, 從而提供了防止冷卻劑流體對(duì)鋁腐蝕的作用,并且使得傳熱效率沒有 顯著的下降。由于沒有采用例如由附圖標(biāo)記13表示的襯套,因此這種工藝有利 地使得冷卻通道的孔徑大于現(xiàn)有技術(shù)的孔徑。 在使用該實(shí)施例的另一改進(jìn)中,不再需要位于通道之間的外部管道系統(tǒng)聯(lián)接件,其例如由圖lb所示的現(xiàn)有技術(shù)的散熱裝置中的附圖標(biāo)記 14表示。依據(jù)這種改進(jìn),例如由附圖標(biāo)記32表示的單獨(dú)通道在附圖標(biāo) 記36處被堵塞,同樣也進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理并堵塞的垂直的聯(lián)接通 道37設(shè)置成便于使得例如由附圖標(biāo)記32表示的通道互連,以便提供對(duì) 于液體冷卻劑所需的流動(dòng)形態(tài)。另一聯(lián)接通道37可按需要設(shè)置,以便 建立所需的冷卻劑流動(dòng)路徑。每一聯(lián)接通道用于連接至少兩個(gè)通道 32。通道在板材料內(nèi)的這種相互聯(lián)接借助圖la和lb所示的現(xiàn)有技術(shù)的 散熱裝置是不可能實(shí)現(xiàn)的,這是由于其中需要具有銅的襯套13的互連 件。因?yàn)楸景l(fā)明的所述實(shí)施例不采用襯套,而是使用了形成在鋁制板 31的主體材料中的通道,所以由本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)這種彼此聯(lián)接。塞36可以由鋁或其它任何適于在所需溫度范圍內(nèi)工作的材料制 成,并且這些材料與板31的材料是相容的。聯(lián)接通道37是通過大致垂少兩個(gè)通道32連通從而制成的。如果需要的話,可以在鋁制板內(nèi)的其 它位置處設(shè)置另外的聯(lián)接通道。應(yīng)當(dāng)在(一個(gè)或多個(gè))聯(lián)接通道37制 成之后才進(jìn)行通道的硬質(zhì)陽極氧化處理。硬質(zhì)陽極氧化處理需要在塞3 制成之后才進(jìn)行,這取決于塞36和通道32、 37所使用的材料。從圖lb與圖2b的對(duì)比中可以看出,上述改進(jìn)不僅使得部件數(shù)量和 成本明顯降低,而且還使得散熱裝置30的有效散熱體積的尺寸與散熱 裝置10的有效散熱體積的尺寸相比而言實(shí)現(xiàn)了增加,這是因?yàn)樵诂F(xiàn)有 技術(shù)中由外部的管道系統(tǒng)聯(lián)接件(例如由附圖標(biāo)記14表示)占據(jù)的空 間在本發(fā)明中被分配給散熱裝置3 0本身的整體結(jié)構(gòu),這樣在相同容積的外封殼中提供更大的散熱裝置空間。應(yīng)當(dāng)理解,在任何確定的構(gòu)型 中外部容積封殼的尺寸通常是預(yù)先分配好的,因此在預(yù)先分配的封殼中的有效散熱空間的增大使得冷卻效率增加。本發(fā)明在該實(shí)施例中還提供了散熱裝置30與電氣器件40之間的有 效的電絕緣,這是通過對(duì)板31的與電氣器件40裝接在一起的表面區(qū)域 進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理而實(shí)現(xiàn)的。硬質(zhì)陽極氧化處理的該表面區(qū)域提 供了良好的傳熱效率和電絕緣。
應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)于冷卻劑通道的表面和/或?qū)τ诖鋮s的電氣器 件的與散熱裝置相連的一個(gè)或多個(gè)表面區(qū)域進(jìn)行本發(fā)明所需的硬質(zhì)陽 極氧化處理。還應(yīng)當(dāng)理解,硬質(zhì)陽極氧化處理可以按任何適當(dāng)?shù)姆绞絹韺?shí)施,并且如果需要或如果方便的話,鋁制結(jié)構(gòu)例如板31的整個(gè)外表面區(qū)域和 整個(gè)內(nèi)表面區(qū)域均進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理。本發(fā)明已經(jīng)特別地參照擠壓成型的鋁制板31進(jìn)行了描述,該板包 括在擠壓過程中形成的平行的冷卻通道32。在替代實(shí)施例中,所需的 通道可以鉆孔制成或以其它方式對(duì)整體材料塊進(jìn)行機(jī)加工而制成。在 另一替代實(shí)施例中,聯(lián)接通道37在鋁制板擠壓成型過程中形成,冷卻 劑通道32是在擠壓成型的板中鉆孔或以其它方式機(jī)加工制成的。因此本發(fā)明對(duì)通道的內(nèi)表面并對(duì)板的與電氣器件40相連的表面區(qū) 域提供了硬質(zhì)陽極氧化處理,對(duì)通道的內(nèi)表面的硬質(zhì)陽極氧化處理形 成了一層薄的抗腐蝕涂層,并且對(duì)板的與電氣器件40相連的表面區(qū)域 的硬質(zhì)陽極氧化處理在板與冷卻的電氣器件之間實(shí)現(xiàn)了電絕緣。已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)對(duì)鋁制板的整個(gè)的內(nèi)和外表面進(jìn)行陽極氧化處理是最筒單的。
權(quán)利要求
1.一種包括由鋁制成的結(jié)構(gòu)件(31)的散熱裝置(30),該結(jié)構(gòu)件包括與待冷卻的器件熱連接的第一表面和暴露于冷卻劑液體的第二表面,其中,所述暴露于冷卻劑液體的第二表面具有抗該冷卻劑液體的腐蝕的硬質(zhì)陽極氧化處理的表面層。
2. 如權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其特征在于,所述第一表面的 至少一部分具有硬質(zhì)陽極氧化處理的且電絕緣的表面層。
3. 如權(quán)利要求1所述的散熱裝置,其特征在于,所述結(jié)構(gòu)件設(shè)置 有用于液體冷卻劑的第一通道(32),并且所述第二表面由所述通道 的在使用中暴露于液體冷卻劑的內(nèi)表面構(gòu)造成,或者所述第二表面包 括所述通道的在使用中暴露于液體冷卻劑的內(nèi)表面。
4. 如權(quán)利要求3所述的散熱裝置,其特征在于,所述第一通道設(shè) 置成彼此大致平行地延伸。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的散熱裝置,其特征在于,在所述結(jié)構(gòu) 件中包括至少一個(gè)第二通道(37),以便聯(lián)接兩個(gè)或多個(gè)所述第一通 道(32)。
6. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的散熱裝置,其特征在于,所述結(jié) 構(gòu)件包括鋁擠壓成型的板。
7. 如權(quán)利要求6所述的散熱裝置,其特征在于,該板設(shè)置有翅片。
8. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的散熱裝置,其特征在于,該結(jié)構(gòu) 件的整個(gè)表面區(qū)域進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理。
9. 一種制造散熱裝置(30)的方法,其包括以下步驟 (a)由鋁制成散熱裝置結(jié)構(gòu)件(31);(b )在所述結(jié)構(gòu)件中形成至少一個(gè)適于接受流經(jīng)其的液體冷卻劑 流的通道(32);和(c )在所述通道的表面上施加能夠抗該冷卻劑液體的腐蝕的表面 涂層,由此使得所述表面能夠抗該液體冷卻劑的腐蝕,施加表面涂層驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,還包括在所述結(jié)構(gòu)件 的表面的至少一部分上施加一電絕緣的表面涂層以便與待冷卻的器件(40)熱連接的步驟,所述施加電絕緣的表面涂層的步驟包括硬質(zhì)陽 極氧化處理。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的方法,其特征在于,所述結(jié)構(gòu)件是 由鋁擠壓成型的。
12. 如上述權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所 述結(jié)構(gòu)件的整個(gè)表面區(qū)域進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理,所述硬質(zhì)陽極氧化
全文摘要
一種包括由鋁制成的結(jié)構(gòu)件的散熱裝置,該結(jié)構(gòu)件的至少一部分包括暴露于待冷卻的器件和/或冷卻劑液體的表面,至少一部分該表面進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理,借助硬質(zhì)陽極氧化處理的表面層,使得該結(jié)構(gòu)件的所述部分電絕緣和/或抗腐蝕。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101160036SQ20071016222
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月5日
發(fā)明者N·C·蒂格維爾 申請(qǐng)人:西門子磁體技術(shù)有限公司