一种肋线式散热器及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种肋线式散热器，它包括有一固定装置以及一个或多个肋线，各个所述肋线包括一个肋身以及至少一个肋脚，所述肋身延伸于所述肋脚，各个所述肋线的所述肋脚固定于所述固定装置，所有所述肋线的所述肋身被布置成预定的样式，以用于散热；其中，所述肋线的所述肋身部分散开后，反向成型成杯形结构。本发明提出的肋线式散热器，重量极轻，空气对流换热系数非常高，采用材料价格低廉，材料利用率高。另外本发明还提供了一种制造所述肋线式散热器的方法，生产工艺简单。应用于半导体电子器件散热领域意义重大。
【专利说明】一种肋线式散热器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体电子器件散热【技术领域】，特别涉及一种肋线式散热器及其制造方法。
技术背景
[0002]众所周知，现今半导体电子技术飞速发展，尺寸小，工作频率或功率却在不断增大，大的温升陡趋明显，为了使其更好、更稳定、长寿命的工作运行，设计配置科学合理的散热设备至关重要，例如计算机CPU芯片、显卡芯片等，特别是现今发展如火如荼的半导体固态照明灯具芯片，散热犹为显著，其80%以上的电能转化为热量，温度每升高2°C，其寿命减少10%，解决其散热迫在眉捷。
[0003]传热和散热技术发展了近百年，业内人士还是一辈辈继承着祖辈的基业，采用传统的设计结构和制造方法，虽然能够勉强解决散热问题，但是，散热器产品沉重，生产工艺多，必然导致材料浪费多和不菲的价格，这与当今大力推崇和倡导的节能环保型和节约型工业发展思路是相悖的，轻重量、低成本、高性能的散热设备将是时代需求的宠物。
[0004]本发明的目的是旨在提供一种新结构的肋线式散热器，足以克服上述技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术方案为:一种肋线式散热器，它包括有一固定装置以及一个或多个肋线，各个所述肋线包括一个肋身以及至少一个肋脚，所述肋身延伸于所述肋脚，各个所述肋线的所述肋脚固定于所述固定装置，所有所述肋线的所述肋身被布置成预定的样式，以用于散热；其中，所述肋线的所述肋身部分散开后，反向成型成杯形结构。
多个所述肋线的所述肋脚固定于所述固定装置，并且多个所述肋线的所述肋身围绕着所述固定装置以使所述固定装置设置在所述肋身内部，并且所述肋身以所述固定装置为中心呈辐射状地设置。
所述肋线采用铝质、或铜质、或铜铝复合材料制成，并且各个所述肋线的截面是星形或圆形。
相邻所述肋脚的平均间隙小于15mm，相邻所述肋线的所述肋身的平均间隙大于2mm、小于30mm,各个所述肋线的截面积大于2mm2、小于20mm2。
数多肋脚端面的总截面积，是被散热半导体电子元器件的热导出传热面积的I倍到2倍。
所述的固定装置其采用铝、或铜、或铜铝复合材料制成。
所述的固定装置为包箍套。
所述的固定装置为导热固定板，其厚度大于2_、小于20_ ；
本发明的另一目的旨在提供一种制造上述肋线式散热器的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
采用线材拉直剪断工艺制成，或采用金属薄管裁切而成一个或多个肋线肋线的步骤； 将所述的肋线的肋脚段靠紧成一捆，外套上包箍套，并采用模具缩紧工艺将包箍套缩紧的步骤；
采用车削加工散热器传热接触面，至所有肋脚端面与包箍套端面整齐光洁的步骤； 采用圆锥冲模将肋线的肋身冲压散开一个大角度的步骤；
采用平板模将肋线的肋身冲压踏平的步骤采用成型模具将肋线的肋身反向冲压成杯型的步骤。
可以的是，将所述的肋线的肋脚段靠紧成一捆，外套上包箍套，并采用模具缩紧工艺将包箍套缩紧的步骤，选择性地通过以下方法实现:
将所述肋线与所述导热固定板表面化学镀镍处理，将各个所述肋线的所述肋脚插入所述导热固定板的定位孔中，然后采用锡焊方法焊接固定；或者
将多个所述肋线的所述肋脚靠紧成一捆，外套上所述包箍套，采用模具缩紧工艺，将所述包箍套缩紧，然后表面化学镀镍处理，再通过锡焊工艺填充所述包箍套的紧箍肋脚端面的缝隙。
优选的是，将所述肋线的所述肋身部分散开后，反向成型成杯形结构。
[0006]采用同样重量的纯铝，制成的同等表面积的冷锻肋柱式和肋片式一体结构(所称一体，是肋柱或肋片与导热板为一体成型结构)的散热器，在同一个有限测试环境，同时做同功率热工测试，结果是肋柱式一体结构散热器散热效果较好。分析得出:一、肋柱式一体结构散热器的肋柱与导热板的交接传热面积较大；二、肋柱式一体结构散热器较肋片式一体结构散热器通透性更好。又将肋柱式一体结构散热器的每根肋柱的靠近脚端向外一层层折弯，增加肋柱间的平均间距，平均间距大致增大2倍，散热器高度尺寸减小，横向尺寸增大了，测得散热效果较之前状态提高了 25%。分析得出，散热器的散热性能，与肋柱或肋片与周围空气的对流换热系数有关，散热器的散热肋柱或肋片结构设计得越通透，空气对流换热系数越高。实验所述样品都是采用纯铝冷锻工艺制成，冷锻工艺是先用板材料冲成圆饼毛坯料，每一件就有四直角料浪费，毛坯料再放入冷锻压机锻压成半成品散热器，再采用车加工工序，又有车削浪费，就光材料浪费率就达40%。如果为了提高冷锻肋柱式一体结构散热器25%的散热性能，则还必须像做实验样件一样，增加将肋柱一排排折弯的工序，这道工序又不容易设计治具和采用机械操作来一步操作完成，所以费工费时，增加的费用不菲。综上所述，本发明采用金属线材来替代设计冷锻肋柱式一体结构散热器的肋柱，所以本发明中称为肋线式，采用将多个肋线肋脚端插入设置在网孔板结构的导热固定板孔内，再采用焊接方法来固定连接、或用包箍套来捆绑多个肋线肋脚段，最后采用车削或磨削加工使全部肋脚端面整齐光洁。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步说明。
[0008]图1为本发明散热器所采用包箍套的三维示意图。
[0009]图2为本发明散热器所采用导热固定板的三维示意图。
[0010]图3a、3b为本发明散热器的三维视图和三维剖切结构示意图。
[0011]图中，1、包箍套，2、肋身，3、肋脚，4、肋脚端面，5、散热器传热接触面，6、收缩治具压印，7、导热固定板，8、肋线，9、中心肋线。具体实施方案
[0012]图1、2分别示出本发明肋线式散热器所采用的包箍套I或者采用的导热固定板7的三维示意图，都采用高导热金属材料铝、或铜、或铜铝复合材料，包箍套I采用挤出工艺成型，再采用裁切加工成一段段而成，导热固定板7采用冲压工艺制成，其上均匀布置了多个孔，表面镀镍处理。
[0013]如图3a以及3b所示，在这个实施例中，所述固定装置是包箍套I，各个肋线8包括一个肋身2以及一个肋脚3，肋身2 —体地并且轴向地延伸于肋脚3。在这个实施例中，在所有肋线8的肋脚3定位于包箍套I中将包箍套I缩紧，以固定这些肋脚3之后，各个肋线8的肋身2朝向包围包箍套I的方向弯折，然后使所有这些肋线8的肋身2可以绕着包箍套I的中心呈辐射状地设置。也就是说，在这个实施例中，各个肋线8的肋身2以及肋脚3不是全部位于包箍套I的同一侧，而是有部分肋身2弯折后延伸朝向包箍套I的另一侧。其最后的形状类似图3a和图3b的杯形。也就是说，包箍套I被肋线8包在内部。在制作工艺中，可以采用如下的方法，即采用圆锥冲模将肋线8的肋身2冲压散开一个大角度，然后采用平板模将肋线8的肋身2继续冲压踏平，最后采用成型模具将肋线8的肋身2反向冲压成杯型。而在前述的实施例中，包箍套I或导热固定板7是位于底部，并且向外穿出地设置，肋身2和肋脚3都位于包箍套I或导热固定板7的同一侧。另外，根据图3a以及图3b示出的实施例的一种变形，在所有肋线8的肋脚3定位于包箍套I中将包箍套I缩紧以固定这些肋脚3之后，各个肋线8的肋身2以与对应的肋脚3呈锐角角度弯折，然后使所有这些肋线8的肋身2可以绕着包箍套I的中心呈辐射状地设置。也就是说，各个肋线8的肋身2朝向对应的肋脚3弯折，然后朝着相反的方向延伸。值得一提的是，这个结构也适用于以导热固定板7替换包箍套I。
另外需要说明的是，相邻所述肋脚的平均间隙小于15mm，相邻所述肋线的所述肋身的平均间隙大于2mm、小于20mm，各个所述肋线的截面积大于2mm2、小于20mm2。
数多肋脚端面4的总截面积，是被散热半导体电子元器件的热导出传热面积的I倍到2倍。
所述导热固定板7采用铝、或铜、或铜铝复合材料，其厚度大于2mm、小于20mm。
所述肋线采用铝质、或铜质、或铜铝复合材料制成，并且各个所述肋线的截面是星形或圆形。
[0014]综上所述，本发明提出的肋线式散热器，重量极轻，肋线形状设计灵活，散热器结构千变万化，通透性好，空气对流换热系数非常高，生产工艺简单，采用材料价格低廉，基本没损耗浪费，材料利用率高，应用于半导体电子器件散热领域意义重大，特别是推动与普及现高额散热成本的半导体固态照明技术，意义空前。
【权利要求】
1.一种肋线式散热器，其特征在于，它包括有一固定装置以及一个或多个肋线，各个所述肋线包括一个肋身以及至少一个肋脚，所述肋身延伸于所述肋脚，各个所述肋线的所述肋脚固定于所述固定装置，所有所述肋线的所述肋身被布置成预定的样式，以用于散热；其中，所述肋线的所述肋身部分散开后，反向成型成杯形结构。
2.根据权利要求1所述的肋线式散热器，其特征在于，多个所述肋线的所述肋脚固定于所述固定装置，并且多个所述肋线的所述肋身围绕着所述固定装置以使所述固定装置设置在所述肋身内部，并且所述肋身以所述固定装置为中心呈辐射状地设置。
3.根据权利要求2所述的肋线式散热器，其特征在于，所述肋线采用铝质、或铜质、或铜铝复合材料制成，并且各个所述肋线的截面是星形或圆形。 根据权利要求2所述的肋线式散热器，其特征在于，相邻所述肋脚的平均间隙小于15mm，相邻所述肋线的所述肋身的平均间隙大于2mm、小于30mm，各个所述肋线的截面积大于2_2、小于20_2。
4.根据权利要求2所述的肋线式散热器，其特征在于，数多肋脚端面(4)的总截面积ηSI，是被散热半导体电子元器件的热导出传热面积S的I倍到2倍。
5.根据权利要求2所述的肋线式散热器，其特征在于，所述的固定装置其采用铝、或铜、或铜招复合材料制成。
6.根据权利要求5所述的肋线式散热器，其特征在于，所述的固定装置为包箍套。
7.根据权利要求5所述的肋线式散热器，其特征在于，所述的固定装置为导热固定板，其厚度大于2mm、小于20mm。
8.—种制造如权利要求1-7任一项所述的肋线式散热器的方法，其特征在于: 采用线材拉直剪断工艺制成，或采用金属薄管裁切而成一个或多个肋线肋线的步骤； 将所述的肋线的肋脚段靠紧成一捆，外套上包箍套，并采用模具缩紧工艺将包箍套缩紧的步骤； 采用车削加工散热器传热接触面，至所有肋脚端面与包箍套端面整齐光洁的步骤； 采用圆锥冲模将肋线的肋身冲压散开一个大角度的步骤； 采用平板模将肋线的肋身冲压踏平的步骤 采用成型模具将肋线的肋身反向冲压成杯型的步骤。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述的肋线的肋脚段靠紧成一捆，外套上包箍套，并采用模具缩紧工艺将包箍套缩紧的步骤，选择性地通过以下方法实现: 将所述肋线与所述导热固定板表面化学镀镍处理，将各个所述肋线的所述肋脚插入所述导热固定板的定位孔中，然后采用锡焊方法焊接固定；或者 将多个所述肋线的所述肋脚靠紧成一捆，外套上所述包箍套，采用模具缩紧工艺，将所述包箍套缩紧，然后表面化学镀镍处理，再通过锡焊工艺填充所述包箍套的紧箍肋脚端面的缝隙。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述肋线的所述肋身部分散开后，反向成型成杯形结构。
【文档编号】H01L21/48GK104051375SQ201410015192
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】秦顺宗 申请人:深圳市核创新照明科技有限公司