专利名称：一种高倍翅冷板散热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及散热器，具体涉及一种冷板散热器。
背景技术：
散热器常用于功率元件的散热降温，在电子电力行业的产品中有许多功率元件， 在使用过程中有59Γ8%的功率损耗产生热量，使元件温度升高，工作状态变坏，可靠性大幅度降低直至损坏，在一定温度范围内功率元件的温度每升高5°C，可靠性下降一个数量级， 因此散热器的性能直接影响到产品的可靠性。现有技术中，冷板散热器的结构大致由一基板以及固定排列在基板散热面上的翅片构成。从制作方式角度可分为钎焊式、铝型材一体挤压式以及铲翅式等。钎焊式冷板散热器是先制作出基板和翅片，然后通过整体真空钎焊将翅片和基板焊接起来，真空焊接能耗大、成本较高。铝型材一体挤压式冷板散热器是采用铝合金一体挤压成型，其优点是结构简单， 但是其翅片的厚度无法做薄(一般至少0. 8mm)、翅片的高度无法做高，翅片的间距也无法做小(一般至少3mm)，即无法做到高倍翅(倍翅即翅片高度与翅片间距之比)，使单位散热面积所需的金属用量大，散热效率低。铲翅式冷板散热器是在基板散热面上以刀具铲削出翅片，其缺点是其翅片的厚度厚(一般至少3mm)、翅片的高度也无法做高，翅片的间距也更大(一般达10mm)，更加达不到高倍翅的要求。而对于散热器制造厂家来说，为了在单位散热面积里减少金属用量，提高散热效率，高倍翅一直是追求的目标。
发明内容本实用新型目的是提供一种高倍翅冷板散热器，可在达到高倍翅的基础上进一步降低制作成本。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种高倍翅冷板散热器，由多个散热单元拼合构成，所述每个散热单元为铝或铜挤压成型的等截面型材，该等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部构成；所述多个散热单元在型材宽度方向上并列布置，以基板部相拼合，并经搅拌摩擦焊将多个散热单元的基板部连接成一体。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述“搅拌摩擦焊”是现有一种焊接技术。搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样.搅拌摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接热源。不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体形状的焊头(welding pin)伸入工件中，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。2、上述方案中，较佳方案是在所述各相邻的散热单元的基板部对应拼合面上，一者上沿等截面型材的长度方向设插槽，另一者对应设条状钩，条状钩与插槽对应插接，并且条状钩和插槽以朝上或朝下的斜面抵靠配合，当相邻的散热单元中一者受到上下方向的作用力时，条状钩与插槽沿所述斜面相对滑动，使相邻的散热单元相靠拢，以此构成散热单元间的卡固结构。此卡固结构的作用是将搅拌摩擦焊时焊头对基板部的抵压力的一部分转化成使相邻基板部相靠拢的作用力，从而使相邻散热单元的基板部的拼合面间能够更加紧靠，不存在间隙，保证传热效果。考虑到实际搅拌摩擦焊时，焊头是对基板部底面作用，从而基板部的间隙顶端更易张开变大，会使基板部的底面变形为弧面，故进一步较佳方案是将所述插槽和条状钩设置于基板部拼合面的上部。本实用新型设计原理以及带来的效果是本实用新型将现有一体的冷板散热器分解成多个带一片翅片的散热单元，散热单元为铝或铜挤压成型的等截面型材，将这些散热单元相拼合并以搅拌摩擦焊将其焊接成一体。制作时，只要先挤压制作出一个个散热单元，然后将它们相拼合于夹具上，再以搅拌摩擦焊的工艺将它们的拼合处焊接，即完成了制作。由于散热单元仅带一片翅片，其制作简单，翅片高度可加大、翅片厚度可做薄，各散热单元拼合后的翅片的间距也可制作地较小， 即达到高倍翅的要求，可制作出25倍翅 40倍翅。由于采用搅拌摩擦焊工艺将各散热单元连接，搅拌摩擦焊焊接时温度相对较低，残余应力或变形较小，使基板部拼合成的基板整体的变形较小，焊接前及焊接过程中对环境的污染小，也较节省能源。而若将各散热片采用常规螺栓连接，而基板必然需要制作地较厚度，不然无法穿置螺栓，并且螺栓的连接也不可靠，在有震动的场合使用有螺栓可能松动，使拼合面的间隙加大，从而影响到基板的传热效果，影响散热效率。由于进一步本实用新型设计了散热单元间的卡固结构，作用是将搅拌摩擦焊时焊头对基板部的抵压力的一部分转化成使相邻基板部相靠拢的作用力，从而使相邻散热单元的基板部的拼合面间能够更加紧靠，更能保证拼合面间不存在间隙，从而提高传热效果。并且，也保证了焊接后基板的变形最小，不会拱起成弧形。
附图1为本实用新型实施例散热单元结构示意图；附图2为本实用新型实施例整体结构示意图；附图3为附图2的仰视示意图；附图4为本实用新型实施例散热单元间的卡固结构示意图；附图5为本实用新型实施例制作过程中搅拌摩擦焊时的示意图一，此图表示本实用新型实施例的正面；附图6为本实用新型实施例制作过程中搅拌摩擦焊时的示意图二，此图表示本实用新型实施例的底面。以上附图中1、散热单元；2、基板部；3、翅片部；4、条状刺；5、插槽；6、条状钩；7、 斜面；8、焊头；9a、第一道搅拌摩擦焊；％、第二道搅拌摩擦焊；9c、第三道搅拌摩擦焊；10、Z 向支承板；11、基座；12、X向夹持面；13、Y向夹持面。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例参见附图1 附图6所示一种高倍翅冷板散热器，由多个散热单元1拼合构成。见附图1所示，所述每个散热单元1为铝或铜挤压成型的等截面型材，该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构成。基板部2的截面形状为矩形，而翅片部3的截面形状为一竖向长条状。具体如图1所示，翅片部3截面的宽度从根部向上逐渐变窄，且翅片部3的两侧表面上设有多个凸起的条状刺4，以增加表面积。且，每个散热单元1的基板部2宽度方向上相背的两侧面中，一面上沿等截面型材的长度方向设插槽5，另一面上凸设有设条状钩6。见附图2、附图3及附图4所示，所述多个散热单元1在型材宽度方向上并列布置， 以基板部2相拼合，并经搅拌摩擦焊将多个散热单元1的基板部2连接成一体。所述插槽5 和条状钩6即位于各相邻的散热单元1的基板部2对应拼合面上，条状钩6与插槽5对应插接，并且条状钩6和插槽5以朝上或朝下(图示为朝上)的斜面7抵靠配合，当相邻的散热单元1中一者受到上下方向的作用力时，见附图4，条状钩6与插槽5沿所述斜面7相对滑动，使相邻的散热单元1相靠拢，以此构成散热单元1间的卡固结构。具体，所述插槽5和条状钩6位于基板部2拼合面的上部。制作过程中，搅拌摩擦焊时，搅拌摩擦焊的焊头8是沿着垂直于各散热单元1的拼合面的方向(即各散热单元1的型材宽度方向)移动，在基板部2的底部行进多道，如附图3 示，图中打阴影线部分为三道搅拌摩擦焊的行进轨迹9a、9b、9c，在制作好的成品上该搅拌摩擦焊焊头的行进轨迹不会显现，这并不是像普通熔化焊那样的焊迹，每道搅拌摩擦焊焊头的行进结束时留下的匙孔可经后处理去掉。参见附图4、附图5及附图6所示，为便于理解，下面说明下整体制作过程先挤压制作多个散热单元1，然后将这些散热单元1相拼合倒置于一夹具上，该夹具以X向夹持面 12和Y向夹持面13在拼合好的散热单元1的宽度方向上和长度方向上夹紧，宽度方向上的压紧力图中表示为F2，长度方向上的压紧力图中表示为F3，并且，夹具中伸设有多块间隔布置的Z向支承板10，这些Z向支承板10对应伸置于各散热单元1的翅片部3之间并支承于基板部2的顶面上，然后，在基板部2的底面上进行搅拌摩擦焊，控制搅拌摩擦焊的焊头8沿着垂直于各散热单元1的拼合面的方向(即各散热单元1的型材宽度方向)移动，在拼合起来的基板部2上行进平行的多道，图6所示为三道，在搅拌摩擦焊的焊头8的行进过程中依次推压着散热单元1，从而搅拌摩擦焊的焊头8对基板部2的抵压力Fl的一部分被转化成使相邻基板部2相靠拢的作用力，从而使相邻散热单元的基板部2的拼合面间更加紧靠，以保证拼合面的面与面间整体不存在间隙，从而提高传热效果。并且，也保证了焊接后基板的变形最小，不会拱起成弧形。另，所述每个散热单元1的基板部2上位于翅片部3两侧的顶面设计出有一段高度落差δ，见附图1所示，使支承板10仅抵着一个散热单元1的基板部2的顶面保持其不动，而相邻另一个散热单元1有向上顶的运动空间，见附图4所示。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种高倍翅冷板散热器，其特征在于由多个散热单元拼合构成，所述每个散热单元为铝或铜挤压成型的等截面型材，该等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部构成；所述多个散热单元在型材宽度方向上并列布置，以基板部相拼合，并经搅拌摩擦焊将多个散热单元的基板部连接成一体。
2.根据权利要求1所述高倍翅冷板散热器，其特征在于所述各相邻的散热单元的基板部对应拼合面上，一者上沿等截面型材的长度方向设插槽，另一者对应设条状钩，条状钩与插槽对应插接，并且条状钩和插槽以朝上或朝下的斜面抵靠配合，当相邻的散热单元中一者受到上下方向的作用力时，条状钩与插槽沿所述斜面相对滑动，使相邻的散热单元相靠拢，以此构成散热单元间的卡固结构。
3.根据权利要求2所述高倍翅冷板散热器，其特征在于所述插槽和条状钩位于基板部拼合面的上部。
专利摘要一种高倍翅冷板散热器，其特征在于由多个散热单元拼合构成，所述每个散热单元为铝或铜挤压成型的等截面型材，该等截面型材由基板部以及基板部上向上伸出的一翅片部构成；所述多个散热单元在型材宽度方向上并列布置，以基板部相拼合，并经搅拌摩擦焊将多个散热单元的基板部连接成一体。本实用新型制作简单，翅片高度可加大、翅片厚度可做薄，各散热单元拼合后的翅片的间距也可制作地较小，即达到高倍翅的要求，可制作出25倍翅～40倍翅。
文档编号H01L23/367GK202076250SQ20112017987
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者单俊, 姚宏明, 朱鸣陆, 李建明, 陆国明 申请人:苏州三川换热器有限公司