大功率集成发热器件均温支架及大功率集成发热器件组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种大功率集成发热器件均温支架及采用该均温支架的新型大功率集成发热器件组件，该均温支架包括板状热管，板状热管为金属材料挤压或冲压成型的具有两个或两个以上并排排列的微热管阵列的平板结构，各微热管的管侧壁互连，各微热管的等效直径为0.2mm—3.8mm，各微热管相互独立，板状热管具有与大功率集成发热器件的发热面面接触的板状平面。该均温支架具有可靠性高、导热效率高、可机械加工、承压与耐温性能高以及成本低的优点。
【专利说明】大功率集成发热器件均温支架及大功率集成发热器件组件
【技术领域】
[0001]本实用新型属于导热【技术领域】，特别涉及一种大功率集成发热器件均温支架及采用该均温支架的新型大功率集成发热器件组件。
【背景技术】
[0002]现有的半导体芯片制造技术制作的大功率集成发热器件如LED集成芯片通常具有体积小、高光效的特点，在工作时随着其发热量和热流密度的增加，将大功率集成发热器件的热量有效扩散开从而容易实现有效散热是必须解决的问题。现有大功率LED集成芯片或者COB (Chip on Board，板上芯片)的基板一般采用导热性能良好的材料，或者均温板来导出大功率集成发热器件的热量，但一般导热材料的导热能力已不能满足系统散热要求。如图1所示结构，传统均温板也称为蒸汽腔(VC)，包括上下盖合的密封铜板1，铜板内形成空腔，空腔内设置有上下支撑的一个或多个支撑柱2，各支撑柱2仅一端与铜板I焊接固定，通过铜板I空腔内的液体工质在工作时进行的相变换热将贴合于铜板表面的大功率集成发热器件3的热量传导至均温板的各部分。这种结构的均温板的盖合的铜板I周缘密封工艺复杂，制作成本高，且均温板的腔体内全连通，使得即便一处泄露也会使得均温板整体失效，故可靠性差，此外，这种均温板不抗张力，在高于用液体工质沸点温度下容易变形，因而无法进行焊接如回流焊接工艺，也不能进行打孔等机械加工，LED集成芯片等大功率集成发热器件无法有效固定在均温板上。
实用新型内容
[0003]本实用新型针对现有技术的COB基板(支架)存在的导热性能严重不足，而传统均温板存在制作复杂、机械加工性能差、可靠性差、成本高且不抗高温的问题，提供一种大功率集成发热器件均温支架，该均温支架具有可靠性高、高热导性、可焊接及打孔等机械加工性能以及成本低的优点。本实用新型还涉及一种采用该均温支架的新型大功率集成发热器件组件。
[0004]本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，包括板状热管，所述板状热管为金属材料挤压或冲压成型的具有两个或两个以上并排排列的微热管阵列的平板结构，各微热管的管侧壁互连，所述各微热管的等效直径为0.2mm—3.8mm，各微热管相互独立，所述板状热管具有与大功率集成发热器件的发热面面接触的板状平面。
[0006]还包括金属基板，所述板状热管的板状平面通过金属基板与大功率集成发热器件的发热面面接触。
[0007]所述金属基板内具有基板槽，所述板状热管嵌套入基板槽内。
[0008]所述板状热管的厚度为Imm—5mm,所述金属基板的基板槽的槽底厚度为2_—30mmo
[0009]所述板状热管的各微热管的内壁上设置有挤压成型的具有强化传热作用的若干微翅片，所述微翅片的大小和结构适合于与微热管内壁形成沿微热管长度方向走向的毛细结构。
[0010]所述毛细结构的宽度为0.02mm一0.4mm,所述毛细结构的高度为0.1mm一2mm。
[0011]一种新型大功率集成发热器件组件，包括一个或多个大功率集成发热器件，其特征在于，还包括上述的大功率集成发热器件均温支架，所述大功率集成发热器件的发热面通过焊接或螺丝拧接或导热胶粘接与均温支架的板状平面固定连接。
[0012]所述大功率集成发热器件为LED集成芯片。
[0013]本实用新型的技术效果如下:
[0014]本实用新型提供的大功率集成发热器件均温支架，设置特定的板状热管结构，形成挤压冲压成型的具有微热管阵列的平板结构，各微热管的管侧壁互连，各微热管相互独立工作，各微热管通过内部的液体工质进行的相变换热自然形成热管效应，通过板状热管所具有的用于与一个或多个大功率集成发热器件的发热面面接触的板状平面作为吸热传导面，将大功率集成发热器件的热量传导至板状热管的各部分，即板状热管起到热量均衡传导的作用，这就避免了热量集中导致大功率集成发热器件温度过高，发光效率低以及寿命缩短的问题。热管技术具有传热效率高的优点，板状热管挤压或冲压成型且各微热管的管侧壁互连，增强了整个板状热管的抗压能力，由于各微热管相互独立，这样即使某微热管被损坏如发生泄漏也不会影响其它微热管的工作，提高了可靠性，且便于安全维护，避免了现有技术若一处泄露也会使得均温板整体失效而导致的可靠性差的问题。板状热管由于采用挤压或冲压成型，故避免了现有技术采用上下盖合的铜板密封的问题，本实用新型的板状热管制作工艺简单，抗张力，在高温情况下不易变形，具有可焊接及打孔等机械加工性能，并降低了成本，提高了可靠性。
[0015]板状热管的板状平面可以直接或间接与大功率集成发热器件的发热面面接触，当间接接触时，是通过金属基板与大功率集成发热器件的发热面面接触，可以将一个或多个板状热管与金属基板结合，或者将板状热管嵌套入金属基板的基板槽内，板状热管与金属基板结构相匹配，在金属基板和板状热管的配合工作下，能够将大功率集成发热器件发热面的热量在均温支架上(金属基板和板状热管)快速传导均匀，该设置能够起到进一步保护板状热管的作用，这样大功率集成发热器件可直接通过某种工艺固定在金属基板上，而不影响金属基板内的板状热管，进一步提高了整个均温支架的可靠性。
[0016]设置板状热管的厚度为1_一5mm,所述金属基板的基板槽的槽底厚度为2_—30mm，在保证板状热管内的液体工质在流动时的热传导能力，并能更有效地减少接触热阻。
[0017]优选在板状热管的各微热管的内壁上设置挤压成型的具有强化传热作用的若干微翅片，能够促进液体工质的流动，进一步增强液体工作的换热能力，微翅片的大小和结构适合于与微热管内壁形成沿微热管长度方向走向的毛细结构，能够产生高强度的相变换热。设置毛细结构的宽度为0.02mm一0.4mm,毛细结构的高度为0.1mm一2mm,使得板状热管能够具有很高的传热能力，而且可以增强板状热管乃至整个均温支架本身抗弯、抗热等力学性能。
[0018]本实用新型还涉及一种采用该均温支架的新型大功率集成发热器件组件，该组件将大功率集成发热器件均温支架与一个或多个大功率集成发热器件两部分相配合，所有的大功率集成发热器件的发热面通过焊接或螺丝拧接或导热胶粘接与均温支架的板状平面固定连接，使得两部分连接在一起形成一个整体，构成了一个可以在大功率集成发热器件工作时热量传导并快速起到均温作用的新型大功率集成发热器件组件。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有的COB均温板的结构示意图。
[0020]图2为本实用新型大功率集成发热器件均温支架的第一种结构示意图。
[0021]图3为本实用新型大功率集成发热器件均温支架的第二种结构示意图。
[0022]图4为本实用新型大功率集成发热器件组件的第一种结构示意图。
[0023]图5为图4的截面结构示意图。
[0024]图6为本实用新型大功率集成发热器件均温支架的第二种结构示意图。
[0025]图7为图6的截面结构示意图。
[0026]图中各标号列示如下:
[0027]I 一铜板；2 —支撑柱；3 —大功率集成发热器件；4 一大功率集成发热器件均温支架；5 —板状热管；6 —微热管；7 —板状平面；8 —金属基板；9 一螺钉。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0029]本实用新型涉及一种大功率集成发热器件均温支架，其结构如图2所示，大功率集成发热器件均温支架4包括板状热管5，该板状热管5为金属材料挤压或冲压成型的具有两个或两个以上并排排列的微热管6阵列的平板结构，即多个微热管6形成微热管阵列，各微热管6的管侧壁互连，设置各微热管6的等效直径(或者称为等效内径)为0.2mm-3.8mm,各微热管6相互独立，板状热管5具有与大功率集成发热器件的发热面面接触的板状平面
7。在图2所示实施例中，板状热管5的板状平面7用于直接与大功率集成发热器件的发热面面接触。
[0030]图3为本实用新型大功率集成发热器件均温支架4的另一种优选结构，大功率集成发热器件均温支架4包括板状热管5和金属基板8，金属基板8内具有基板槽，板状热管5整体嵌套入金属基板8的基板槽内，板状热管5与金属基板8结构相匹配，该实施例的板状热管5的板状平面7是通过金属基板8与大功率集成发热器件的发热面面接触，即板状热管5的板状平面7为间接与大功率集成发热器件的发热面面接触。此外，金属基板还可以是平板型结构，此时，板状热管5无需嵌套，而是直接与金属基板固定连接，也可以设置一个或多个板状热管5与金属基板相结合，板状热管5通过金属基板间接与功率集成发热器件的发热面面接触。
[0031]为在保证板状热管5内的液体工质在流动时的热传导能力，并能更有效地减少接触热阻，优选设置板状热管5的厚度为Imm — 5_，设置金属基板8的基板槽的槽底厚度为2_ — 30_。板状热管5的微热管6的截面可以是如图2所示的圆形，也可以是如图3所示的矩形，还可以是椭圆、三角形等其它形状，为进一步增强液体工作的换热能力，以及增强板状热管乃至整个均温支架本身抗弯、抗热等力学性能，可以在板状热管5的各微热管6的内壁上设置有挤压成型的具有强化传热作用的若干微翅片，图中未显示，微翅片的大小和结构适合于与微热管6内壁形成沿微热管6长度方向走向的毛细结构，优选设置毛细结构的宽度为0.02mm一0.4mm,毛细结构的高度为0.1mm一2_。
[0032]本实用新型还涉及一种新型大功率集成发热器件组件，该组件包括一个或多个大功率集成发热器件3，该大功率集成发热器件3可以是LED集成芯片，也可以是其它电力电子器件，如可控硅等；还包括图2和图3所示的大功率集成发热器件均温支架4，大功率集成发热器件3的发热面通过焊接或螺丝拧接或导热胶粘接与大功率集成发热器件均温支架4的板状平面7直接或间接的达到固定连接。如图4所示的第一种结构示意图，图5为其截面结构示意图，该实施例的新型大功率集成发热器件组件包括一个或多个大功率集成发热器件3和图2所示的大功率集成发热器件均温支架4，大功率集成发热器件3的发热面通过如焊接或螺丝拧接或导热胶粘接等工艺与大功率集成发热器件均温支架4的板状平面7直接固定连接，该实施例是采用螺钉9拧接固定。采用螺钉拧接固定时，螺钉穿透微热管阵列时，螺钉所在位置可以是实心带，也可以是微热管，当是微热管时，该微热管会被破坏，但几乎不影响微热管阵列的整体性能。图6为新型大功率集成发热器件组件的第二种结构示意图，图7为其截面结构示意图，该实施例的新型大功率集成发热器件组件包括一个或多个大功率集成发热器件3和图3所示的大功率集成发热器件均温支架4，大功率集成发热器件3的发热面通过焊接或螺丝拧接或导热胶粘接等工艺通过大功率集成发热器件均温支架4的金属基板8与板状平面7固定连接，该实施例是采用螺钉9拧接固定。本实用新型的新型大功率集成发热器件组件将大功率集成发热器件均温支架4与大功率集成发热器件3这两部分相配合，固定连接在一起构成一个整体，形成了一个在大功率集成发热器件工作时进行热量传导并快速起到均温作用的新型大功率集成发热器件组件。
[0033]应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
【权利要求】
1.一种大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，包括板状热管，所述板状热管为金属材料挤压或冲压成型的具有两个或两个以上并排排列的微热管阵列的平板结构，各微热管的管侧壁互连，所述各微热管的等效直径为0.2mm — 3.8mm，各微热管相互独立，所述板状热管具有与大功率集成发热器件的发热面面接触的板状平面。
2.根据权利要求1所述的大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，还包括金属基板，所述板状热管的板状平面通过金属基板与大功率集成发热器件的发热面面接触。
3.根据权利要求2所述的大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，所述金属基板内具有基板槽，所述板状热管嵌套入基板槽内。
4.根据权利要求3所述的大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，所述板状热管的厚度为Imm—5mm,所述金属基板的基板槽的槽底厚度为2_—30_。
5.根据权利要求1至4之一所述的大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，所述板状热管的各微热管的内壁上设置有挤压成型的具有强化传热作用的若干微翅片，所述微翅片的大小和结构适合于与微热管内壁形成沿微热管长度方向走向的毛细结构。
6.根据权利要求5所述的大功率集成发热器件均温支架，其特征在于，所述毛细结构的宽度为0.02mm一0.4mm,所述毛细结构的高度为0.1mm一2mm。
7.一种新型大功率集成发热器件组件，包括一个或多个大功率集成发热器件，其特征在于，还包括权利要求1至6之一所述的大功率集成发热器件均温支架，所述大功率集成发热器件的发热面通过焊接或螺丝拧接或导热胶粘接与均温支架的板状平面固定连接。
8.根据权利要求7所述的新型大功率集成发热器件组件，其特征在于，所述大功率集成发热器件为LED集成芯片。
【文档编号】H01L33/64GK203536416SQ201320692425
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】赵耀华, 张楷荣 申请人:赵耀华, 张楷荣