專利名稱：大功率動(dòng)力電子裝置熱管冷卻散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率動(dòng)力電子裝置熱管冷卻散熱器。
背景技術(shù)：
微米和納米半導(dǎo)體制程技術(shù)的發(fā)展，使得微電子和動(dòng)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(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致了芯片上總熱負(fù)荷和熱流密度大幅度的增加。 如何有效導(dǎo)出熱量，控制芯片的操作溫度已是制約芯片性能和發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素，也是設(shè) 備穩(wěn)定和可靠性的首要條件。據(jù)預(yù)測(cè)，在未來的幾年，動(dòng)力電子芯片產(chǎn)生的熱流密度可能到達(dá)500W/cm2。如此高的熱流密度，傳統(tǒng)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(duì)這一挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性的新型散熱冷卻技術(shù)將是在必然。高效的動(dòng)力電子散熱 器在大功率電源，混合動(dòng)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(dá)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是提供一種不僅可用于動(dòng)力電子設(shè)備/元器件的冷卻散熱，而且還可用于 多種微電子元器件、數(shù)據(jù)中心、太空站動(dòng)力電子設(shè)備的熱控制，機(jī)載雷達(dá)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(dòng)力電子裝置熱管冷卻散熱器。本發(fā)明目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)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(shè)有 相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設(shè)有呈斜線平行排列的槽道，在每個(gè)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(duì)應(yīng)的豎孔，每個(gè)熱管的上部均穿 入薄翅片組上的對(duì)應(yīng)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(shí)，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(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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(fā)，有效地傳遞到散熱翅片，散熱能力大，整體熱阻?。?. 水平翅片設(shè)計(jì)，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(xì)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(cuò)布置，提高翅片效率，降低翅片-空氣側(cè)的熱阻(參 照?qǐng)D4);5. 固定基板與熱管接觸部分采用半圓槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如圖10所示)，嵌壓熱管在半圓 槽里，形成緊密結(jié)合。不僅可以提高熱傳導(dǎo)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(shè)計(jì)有圓柱形翅片，增加底部的散熱能力。圓柱形翅片設(shè)計(jì)，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(shí)，使熱管底部吸熱 面盡量增大，消除電子芯片/元件上可能產(chǎn)生的熱點(diǎn)，增加散熱能力和降低接觸熱阻；
10. 本散熱器機(jī)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，節(jié)省金屬材料。


圖l是木發(fā)明的正視圖；圖2是圖1的側(cè)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(cè)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(fā)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(shí)施例方式本發(fā)明的大功率動(dòng)力電子裝置熱管冷卻散熱器，是利用熱管的熱超導(dǎo)特性，通過獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把動(dòng)力電子元件/裝置(IGBT)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出并通過強(qiáng)制對(duì)流散到周圍環(huán)境中。熱源 (芯片/IGBT等電子元件)產(chǎn)生的熱量，以熱傳導(dǎo)的形式通過底板傳遞到熱管。熱管內(nèi)的工作 流體吸收熱量蒸發(fā)，把熱量傳輸?shù)綗峁艿牧硪欢?。電子裝置周圍流動(dòng)的空氣通過對(duì)流和翅片 交換熱量，翅片通過導(dǎo)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(nèi)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)循環(huán)回?zé)嵩炊宋諢崃空舭l(fā)。這樣循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱源的溫度控制和熱量的 導(dǎo)出。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)有呈斜 線平行排列的半圓形槽道10，在每個(gè)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(duì)應(yīng)的豎孔，每個(gè)熱管4的上部均穿入薄翅片組上的對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)連接(組裝)方式用壓鑄或數(shù)控機(jī)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(jī)板的槽內(nèi)，并壓緊熱管。沖壓好的翅片組的每一個(gè)孔里涂有焊錫膏，
把每根升出基板熱管的頭對(duì)準(zhǔn)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(shí)施例1. SEMIX7()3GB126IGBT散熱器 散熱器尺寸125x76x80 mm 結(jié)構(gòu)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(quán)利要求
1、一種大功率動(dòng)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(shè)有相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設(shè)有呈斜線平行排列的槽道，在每個(gè)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(duì)應(yīng)的豎孔，每個(gè)熱管的上部均穿入薄翅片組上的對(duì)應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的大功率動(dòng)力電子裝置熱管冷卻散熱器，其特征是設(shè)在固 定基板底面的槽道的截面為半圓形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率動(dòng)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(fā)明涉及一種大功率動(dòng)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(shè)有相互間平行排列的圓柱形翅片，在固定基板底面設(shè)有呈斜線平行排列的槽道，在每個(gè)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(duì)應(yīng)的豎孔，每個(gè)熱管的上部均穿入薄翅片組上的對(duì)應(yīng)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(yōu)點(diǎn)是不僅可用于動(dòng)力電子設(shè)備/元器件的冷卻散熱，而且還可用于多種微電子元器件、數(shù)據(jù)中心、太空站動(dòng)力電子設(shè)備的熱控制，機(jī)載雷達(dá)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(jī)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，節(jié)省金屬材料。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101160034SQ20071014847
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者王亞雄 申請(qǐng)人:王亞雄