专利名称：用于将发热构件冷却的冷却组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将发热构件冷却的冷却组件，以及ー种制造用于将发热构件冷却的冷却组件的方法以及包括此类冷却组件的冷却装置，其中该冷却组件包括散热器、至少一个导热板、具有细长形状的至少ー个细长热导体以及多个肋片。
背景技术：
当目前制造包括电子设备的产品时，散热是ー个重要的问题。为了制造更紧凑的产品，电子设备内的构件具有更小的尺寸，但是它们仍消散必须处理的高热量。再者，这些产品务必不能太重，并且必须在户外环境中起作用。由此，当制造用于冷却电子设备的冷却组件时，应该考虑体积和重量，并且它们还必须能够在它们被暴露在雨中、太阳下等的环境中有效率地消散高热量。
必须有效率地冷却的电子设备的示例是无线电基站(RBS)中的远程无线电单元(RRU)0这些RRU通常安装在户外塔架或杆的顶部，这意味着体积和重量要求是至关重要的，以及它们必须耐受恶劣的户外环境。因为对于RRU的冷却组件来说长使用寿命是希望的，所以通过自然对流的冷却是首选。当应用通过强制对流的冷却吋，必需使用例如风扇，并且风扇无法耐受户外环境中的长期使用。RRU本身的发热可能不时超过400 W。再者，功率放大器板位于RRU中，并且功率放大器将在工作时产生高热量。来自功率放大器板的发热可能达到150 ff/cm2以上。WO 2005/089197 A2描述ー种功率放大器组件，其包括电子模块、有鳍的散热器以及热管增强的托架，其中电子模块安装在托架上而该托架安装在有鳍的散热器上。在功率放大器上安装有消散热的构件。这些构件附着于铜钨法兰，以利于热传导到散热器和热管。此已知放大器组件仅能够消散有限的热量，并且相对重。再者，铜钨法兰的热阻将降低热管的热传递速率。因此，需要一种改进的冷却组件。
发明内容
本发明的目的是要解决上文概述的问题，并且通过根据所附独立权利要求的设备和方法以及通过根据从属权利要求的实施例来实现此目的以及其它目的。根据第一方面，本发明提供一种用于发热构件的冷却的冷却组件。该冷却组件包括散热器，该散热器具有调适成面向发热构件的第一侧和与第一侧相反的第二侧。再者，该冷却组件包括附着于散热器的第一侧的至少ー个导热板，以及其中该板调适成与发热构件直接热接触。该冷却组件还包括具有细长形状的至少ー个热导体，以及其中热导体至少部分地嵌入在散热器的第一侧中。该冷却组件还包括从散热器的第二侧伸出的多个肋片。在冷却组件中，板在第一侧至少部分地嵌入在散热器中，以及热导体的至少其中之一调适成与发热构件直接热接触。由此，冷却组件的优点在于，通过散热器、导热板、细长热导体和冷却肋片的组合有效率地将发热构件冷却。因为板嵌入到散热器中，所以冷却组件实现紧凑的设计。通过让热导体与发热构件直接热接触，热导体的热传递速率将是有效率的，这样是有利的。热导体的至少其中之一可以是热管。为了使热管中从发热构件，在散热器的热区域，到散热器的较凉区域存在高热传递速率，一个或多个热管可以调适成与发热构件直接热接触。发热构件与热管之间的直接热接触具有如下优点它促成发热构件的有效率冷却。正常情况下，当在冷却应用中使用热管时，热管内使用的材料可能冷凝时的冷启动期间可能存在问题。在此冷却组件中，即使内部的液体材料已冷凝，在冷启动期间热管也将不会被禁用。因此，根据应用，在组件中有利地使用热管，因为即使热管冷凝，仍将能够实现冷却，即，热管将具有与散热器一祥的冷却能力。散热器的厚度可以不均匀。再者，散热器的区域可以具有较大的厚度，并且此区域可以至少包括板的位置，其还可以是散热器最靠近发热构件的区域。具有较大厚度的散热器的区域可以在两个相对的基本平行边缘之间延伸，但是该区域还可以沿着另ー个延伸。散热器的厚度可以沿着与所述两个相对边缘平行的方向连续地减小，或厚度可沿着另ー个 方向减小。可以将至少ー个热导体的至少一部分嵌入到板中。当热导体是热管时，此热管的至少一部分可以嵌入板中。此设计是有利的，以便能够制造紧凑且有效率的冷却组件。肋片可以在两个相対的基本平行边缘之间延伸。与散热器中较厚的区域一祥，肋片也可以沿着另ー个方向延伸。但是当肋片和散热器的较厚区域沿着相同的方向延伸，例如在所述两个边缘之间延伸吋，冷却组件的制造最有效率。肋片可以按约10至14 mm的距离相间隔。由此，优化了冷却组件周围的空气流，这促成最有效率的冷却，并且由此这是有利的。再者，板可以具有比发热构件更大的面积。根据发热构件产生的热量，板可能不一定具有更大面积，并且该面积可能例如具有与发热构件基本相同的面积。由此，根据产生的热量，可以改变板的尺寸将是优点。该板可以由铜制成，但是也可以采用具有高热传递速率的任何其它适合材料制造，以便有效率地使热离开发热构件。该材料还可以是如钨的另ー种材料或不同材料的混合物。散热器可以由铝或镁制成。肋片也可以由铝或镁制成。当制造散热器和肋片时，使用具有可接受热传递速率的其它重量轻材料也是可能的。因为散热器和肋片形成冷却组件的大部分，所以当选择这些部分的材料时的主要问题是材料的重量。但是，它们还应该具有足够好的热传递速率以便能够使热离开发热构件。根据第二方面，本发明提供ー种冷却装置，其包括附着于根据第一方面的冷却组件的发热构件。根据第三方面，本发明提供一种制造冷却组件的方法。该方法包括提供具有从散热器的一侧伸出的多个肋片的散热器，并在散热器的与伸出肋片的ー侧相反的ー侧将板嵌入在散热器中。该方法还包括在散热器的与伸出肋片的ー侧相反的ー侧提供细长槽。该方法还包括将细长热导体插入到槽中并将热导体附着于散热器。该方法还包括填充热导体周围的间隙，并加工散热器的与伸出肋片的ー侧相反的ー侧的表面。由此，以有效率的方式制造冷却组件，这可限制生产成本，并且因此是本发明的优点。该方法还可以包括将发热构件附着于冷却组件，以使发热构件与板和热导体直接热接触。这具有更有效率地使热从发热构件离开的优点。该方法还包括通过焊接将热导体附着于散热器和以焊料填充热导体周围的间隙。这促成良好的热接触，这是又一个优点。
现在将參考附图更详细地描述本发明，其中
-图I示出冷却组件的透视图；
-图2示出沿着图I中A-A截取的部分的横截面视图，以及其中省略了肋片；
-图3示出具有肋片的散热器的部分的横截面；以及 -图4是制造冷却组件的方法的流程图。
具体实施例方式在下文描述中，将參考某些实施例和附图更详细地描述本发明。出于解释而非限制的目的，阐述了ー些特定的细节，如特殊的情形、技术等，以便提供对本发明的透彻理解。但是，对于本领域人员来说，显然本发明可以在脱离这些特定细节的其它实施例中实施。本发明的基本理念是,通过冷却组件(cooling assembly)将发热构件有效率地冷却，该冷却组件包括散热器(heat sink)、至少一个导热板、至少ー个细长热导体以及多个肋片(fin)。该冷却组件应该重量轻，并且应该能够在户外环境中将构件有效率地冷却。该发热构件可以是例如无线电基站中的远程无线电单元中的电子设备或在户外或其它地方使用的任何其它产品中的电子设备。图I在透视图中示出冷却组件的示范实施例。在一个实施例中，散热器I由铝或镁制成，以及肋片4也由铝或镁制成。在另ー个实施例中，散热器I和肋片4由具有某种热传递速率的另ー种重量轻的材料制成。散热器I和肋片4可以由相同的材料或不同的材料制造。正如图I中能够见到的，散热器和肋片构成冷却组件的大部分。因此，为这些部分选择的材料的重量优选地比较低。另ー方面是热传递速率，以及因为散热器和肋片应该能够从发热构件将热传递出去，所以它们的热传递速率优选地比较高。散热器I具有第一侧9和与第一侧相反的第二侧10。散热器具有两个相対的基本平行边缘6和7。图I示出本发明的示范实施例，其中冷却组件包括四个具有细长形状的热导体3。根据必须消散的热量，热导体的数量可以更大或更低。这些细长热导体3优选地由具有高热传递速率的材料(如铜)制成。热导体3被嵌入在散热器的第一侧9中，以使热导体的其中一端能够与发热构件5直接热接触。细长热导体3从与发热构件直接热接触的一端将热传递到细长热导体3的另一端，即传递到处于散热器I的较凉的区域的一端。导热板2优选地也由具有大热传递速率的材料(如铜)制成。图2示出沿着图I中的A-A的冷却组件的部分的横截面视图。出于简明的目的，省略了肋片。在优选实施例中，导热板2的面积大于发热构件5的面积。板的尺寸取决于发热构件所产生的热量。根据示范实施例，该面积与发热构件的面积基本相同。根据图2中未示出的另ー个示范实施例，该面积小于发热构件的面积。在图2中所示的本发明的优选实施例中，板2嵌入在散热器I中，以使导热板2的表面与散热器的第一侧9平齐。根据另ー个示范实施例，该板仅部分地嵌入在散热器中。为了实现发热构件5与热导体3之间的良好直接热接触，冷却组件中不允许有空气间隙。如图2中的本发明的优选实施例中所示，以粘合材料11填充热导体3周围的间隙。如上文描述的，图I和图2示出根据本发明的示范实施例的冷却组件。这些附图示出多个细长热导体3。但是，本发明不限于多个热导体，而是，具体根据产生的热量，可能有更少数量的热导体3，例如，仅ー个热导体。细长热导体将热从散热器的热区域传递到较冷的区域，因此它优选地由具有高热传递速率的材料(如铜)制成。根据示范实施例，热导体3的至少其中之一是热管(heat pipe)。热管是一种有效率的冷却构件，其由细长中空部件(例如管)组成，其由具有高热传递速率的材料制造并填充有能够在热端凝结以及能够在冷端蒸发的液体材料。热管的材料是例如，铜，或具有高热传递速率的任何其它材料，以及液体材料是例如水。根据图I和图2中所示的本发明的示范实施例的冷却组件具有厚度较大的区域8， 包括板2的位置。此区域在两个相対的边缘6和7之间延伸，并且该区域的厚度沿着与所述两个相対的边缘6和7平行的方向连续地减小。图3示出具有肋片的示范散热器的一部分(即散热器中接近边缘的部分)的横截面，其中在不包括区域8的区域示出散热器的厚度T。肋片4的面积优选地尽可能地大，以便分散来自发热构件5的热。根据本发明的示范实施例，肋片按约10至14 mm的距离d相间隔，这对于优化散热器周围的空气流是理想的，并且促成通过自然对流实现的最有效率的冷却。但是，两个后续肋片之间的另ー个距离也是可能的。肋片4的厚度t优选地尽可能地薄。根据制造技术，厚度是例如I和2 mm。肋片4的高度h也根据制造的技术而定。该高度优选地在从例如60至120 mm的范围内。在图I中所示的本发明的示范实施例中，肋片4的长度，即两个相对边缘6与7之间的距离介于例如300与700 mm之间。靠近边缘的散热器I的厚度T是例如7至10 mm，并且根据示范实施例，厚度向区域8连续増大，此处厚度约两倍于靠近边缘的散热器的厚度。图4是示出根据本发明的制造冷却组件的示范方法的流程图。在一个优选实施方案中，通过挤压制造散热器I和肋片4。例如在散热器和肋片的材料是铝时使用此技木。在另ー个优选实施例中，通过压铸来制造散热器I和肋片4。例如在散热器和肋片的材料是镁时使用此技木。用于在步骤20中提供具有从第二侧10伸出的肋片4的散热器I的其它制造技术也是可能的。在步骤21中，通过在散热器中按导热板2的尺寸加工凹陷部，然后将板2嵌入凹陷部中来在第一侧9将板2嵌入散热器I中。根据又ー个不范实施例,在嵌入板前，以具有高热传递速率的粘合材料(如导热环氧树脂或焊料)处理该凹陷部，以便实现板与散热器之间的良好热接触。在嵌入板之后，在步骤22中，在散热器的第一侧9提供槽。在步骤23中将热导体3插入到槽中之前，加工槽，并且还可以利用具有高热传递速率的粘合材料处理槽。在步骤24中，通过粘合材料(例如通过焊接)将热导体3附着于散热器I。在步骤25中，通过粘合材料(例如焊料)填充热导体3周围的间隙。图2示出热导体3处的粘合材料11。在步骤26中加工散热器I的第一侧9的表面以实现平整表面。此后，将发热构件5与导热板2以及与热导体3直接热接触地附着。
为了确保有效率的冷却组件，以及为了保证发热构件5与板2以及热导体3之间的良好热接触，重要的是组件中不留有空气间隙。优选地，应该以导热粘合材料(如焊料、焊缝(weld)、导热环氧树脂或任何其它适合的粘合材料)来填充所有空气间隙。
再者，上文提到并描述的实施例仅作为示例来给出，并且不应限制本发明。本领域技术人员应该显见到所附专利权利要求中要求保护的本发明范围内的其它解决方案、用途、目的和功能。
权利要求
1.用于将发热构件(5)冷却的冷却组件，所述冷却组件包括 -散热器(I )，所述散热器具有调适成面向所述发热构件(5)的第一侧(9)和与所述第一侧相反的第二侧(10)， -附着于所述散热器(I)的第一侧(9)的至少一个导热板(2)，以及其中所述板(2)调适成与所述发热构件(5 )直接热接触， -具有细长形状的至少一个热导体(3)，以及其中所述热导体(3)至少部分地嵌入在所述散热器(I)的第一侧(9)中，以及 -从所述散热器(I)的第二侧(10)伸出的多个肋片(4)， 其特征在于 -在第一侧(9 )将所述板(2 )至少部分地嵌入在所述散热器(I)中，以及 -将所述热导体(3)的至少其中之一调适成与所述发热构件(5)直接热接触。
2.根据权利要求I所述的冷却组件，其特征在于，所述热导体(3)的至少其中之一是热管。
3.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，一个或多个热管调适成与所述发热构件(5)直接热接触。
4.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述散热器(I)具有不均匀的厚度。
5.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述散热器(I)具有厚度较大的区域(8)，所述区域(8)至少包括所述板(2)的位置。
6.根据权利要求5所述的冷却组件，其特征在于，所述散热器(I)中具有较大厚度的区域(8)在所述散热器(I)的两个相对的基本平行的边缘(6、7)之间延伸。
7.根据权利要求6所述的冷却组件，其特征在于，所述散热器(I)的厚度沿着与所述两个相对边缘(6、7)平行的方向连续地减小。
8.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，将至少一个热导体(3)的至少一部分嵌入到所述板(2)中。
9.根据权利要求2所述的冷却组件，其特征在于，将至少一个热管的至少一部分嵌入到所述板(2)中。
10.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述肋片(4)在所述散热器(I)的两个相对的基本平行的边缘(6、7 )之间延伸。
11.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述肋片(4)按约10至14 mm的距离(d)相间隔。
12.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述板(2)具有比所述发热构件(5)更大的面积。
13.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述板(2)由铜制成。
14.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述散热器(I)由铝或镁制成。
15.根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件，其特征在于，所述肋片(4)由铝或镁制成。
16.包括根据前面权利要求中任一项所述的冷却组件的冷却装置，其中所述冷却装置还包括附着于所述冷却组件的发热构件(5)。
17.制造冷却组件的方法，其中所述方法包括 -提供(20)具有从散热器(I)的一侧(10)伸出的多个肋片(4)的散热器(I), -在所述散热器(I)的与伸出所述肋片(4)的一侧(10)相反的一侧(9)将板(2)嵌入(21)所述散热器(I)中， -在所述散热器(I)的与伸出所述肋片(4)的一侧(10)相反的一侧(9)提供(22)细长槽， -将细长热导体(3)插入(23)到所述槽中， -将所述热导体(3)附着于所述散热器(1)， -填充(25)所述热导体(3)周围的间隙，以及 -加工(26)所述散热器(I)的与伸出所述肋片(4)的一侧(10)相反的一侧(9)的表面。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括将发热构件(5)附着于所述冷却组件，以使所述发热构件(5)与所述板(2)和所述热导体(3)直接热接触。
19.根据权利要求15或16所述的方法，其中通过焊接将所述热导体(3)附着于所述散热器(I)。
20.根据权利要求15、16或17中任一项所述的方法，其中以焊料填充所述热导体(3)周围的间隙。
全文摘要
提供用于将发热构件(5)冷却的冷却组件。该冷却组件包括散热器(1)和附着于散热器的一侧的至少一个导热板(2)，以及其中该板调适成与发热构件直接热接触。该冷却组件包括至少一个细长热导体(3)，至少一个细长热导体(3)至少部分地嵌入到散热器中。该冷却组件还包括从散热器伸出的多个肋片(4)。在冷却组件中，该板至少部分地嵌入在散热器中，以及热导体的至少其中之一调适成与发热构件直接热接触。
文档编号H01L23/46GK102859683SQ201080065552
公开日2013年1月2日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者袁海波 申请人:爱立信(中国)通信有限公司