一种水电隔离的防腐方法及其液冷散热器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种水电隔离防腐的防腐方法及其液冷散热器。所述水电隔离的防腐方法，用于内部流道采用水电隔离防腐的液冷散热器，利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜，在基板和盖板之间安装密封圈，然后紧固密封。所述液冷散热器，包括基板、盖板、类金刚石碳膜和密封圈；所述基板和/或盖板上设有内部流道，所述类金刚石碳膜覆盖在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面；所述密封圈安装在基板和盖板之间，基板和盖板紧固密封。本发明能做到水电隔离，提高散热器内部流道的耐腐蚀和耐冲刷性能，且能提高散热器的散热性能并减少流阻，在液冷散热器上具有良好的应用前景。
【专利说明】一种水电隔离的防腐方法及其液冷散热器
【技术领域】
[0001]本发明涉及液冷散热器制造领域，尤其是一种用于内部流道采用水电隔离防腐的液冷散热器的防腐方法及其液冷散热器。
【背景技术】
[0002]电力半导体元件用液冷散热器一般由基板和盖板组成，其内部加工有流道。在使用过程中，冷却流体在内部流道中流动时会冲刷流道壁面，且冷却液体中如果有杂质的话，杂质可能会与散热器基材反应，从而发生电化学腐蚀。因此，为保证散热器的可靠性，一般内部流道需要进行防腐处理。目前常用的防腐方法主要有阳极氧化、铬酸盐化学转化两种。
[0003]但是阳极氧化和铬酸盐化学转化膜层的热导率低，尽管膜层很薄，但是仍然会在一定程度上降低水冷板的散热性能。而铬酸盐化学转化膜层可以在不通电的情况下，以铬酸盐为主的化学药品混合反应在铝表面生产一层致密氧化膜，但铬酸盐化学转化膜层硬度不高，不耐冲刷，且膜层为导电膜，若散热器上施加有大电流时，可能会使内部流道中的冷却流体发生电解，从而发生腐蚀。
[0004]而在工业应用中，一种新型的硬质润滑功能薄膜---DLC膜(diamond-1 ike carbon
films，类金刚石碳膜)，具有一系列优异的性能，如高硬度、高耐磨性、高热导率、高电阻率、良好的光学透明性、化学惰性等，目前已广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等领域。鉴于其优良特性和液冷散热器内部流道的防腐特点，将其应用于液冷散热器上，用于解决散热器的水电隔离和内部流道防腐问题。
[0005]经检索，现有技术中，申请号为2`00910311960.9的发明公开了一种液冷防腐蚀散热器的加工方法，主要解决了现有技术中液冷散热器冷却通道难以进行完全防腐蚀处理以及防腐蚀效果差的问题。本发明通过在盖板内侧加工出用于对接散热器主体内侧散热肋条下部的散热肋条上部，采用硬质阳极氧化处理工艺进行防腐蚀处理，然后统一预处理焊接面，最后将散热器主体和盖板真空焊接起来实现液冷散热器冷去通道的完全防腐蚀。本发明所述的液冷散热器耐腐蚀性强，制造工序简单，操作易行，生产工艺成本低。申请号为200710156606.4的发明涉及一种新型半导体器件用液冷散热器，其组成包括散热器盒体，所述的盒体上的内腔装有一个由若干个散热片组成的散热片组，所述的散热片为“U”型板，所述的“U”型板上冲压有若干个均匀分布的长孔，板的两侧与长孔相邻处分别冲压有开口。本散热器为将若干个散热片一正一反交替叠摞在一起构成，使得在液体循序前进的过程中，液体不断地进行最快速地上下分流，液体流动均匀且充分的大面积接触与固定容积流量大小决定了散热效果，大大提升了散热功率密度。本发明用于半导体器件散热。申请号为201310005082.4的发明实施例公开了一种液冷型CPU散热器的散热块及其制造方法，该液冷型CPU散热器的散热块包括具有顶面和底面的基板和设于所述基板用于散热的鳍片组，所述基板顶面中部设有向内陷入的凹槽，所述鳍片组由多片自所述凹槽的底壁垂直底壁地向外伸出的鳍片平行排列而成，所述鳍片组的若干鳍片或全部鳍片的顶缘中部还设有缺口，各缺口共同形成一连续贯通若干个或全部鳍片的顶端的导流槽。制造所述液冷型CPU散热器的散热块的方法包括制作半成品散热块、制作导流槽、制作凹槽、制作鳍片和散热块成型步骤。这种液冷型CPU散热器的散热块提升了散热块的热传导和散热性能。以上现有技术中的液冷散热器均不是采用类金刚石碳膜技术，无法水电隔离，其散热性能和防腐性能受:到一定限制，有待进一步提闻。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是，提供一种水电隔离的防腐方法及其液冷散热器，其能解决液冷散热器的水电隔离和内部流道防腐问题，提高液冷散热器的散热性能和防腐性能。
[0007]本发明的技术方案是:所述水电隔离的防腐方法，用于内部流道采用水电隔离防腐的液冷散热器，利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜，在基板和盖板之间安装密封圈，然后紧固密封。
[0008]上述水电隔离的防腐方法中，所述电镀技术包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀。
[0009]本发明提供一种液冷散热器的制造方法，包括如下步骤:
A、制造基板和盖板，在基板和/或盖板上开槽,加工出内部流道；
B、利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜； C、在基板和盖板之间安装好密封圈；
D、将基板、密封圈和盖板紧固密封，完成液冷散热器的制造。
[0010]上述液冷散热器的制造方法中，所述电镀技术也包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀。
[0011]所述液冷散热器，包括基板、盖板、类金刚石碳膜和密封圈；所述基板和/或盖板上设有内部流道，所述类金刚石碳膜覆盖在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面；所述密封圈安装在基板和盖板之间，基板和盖板紧固密封，可以通过螺钉或螺栓将基板、密封圈和盖板紧固密封。所述类金刚石碳膜的厚度为0.2至1.2 i! m。所述内部流道是在基板和/或盖板上开设的槽。
[0012]本发明利用离子电镀技术在散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜，基板和盖板之间安装密封圈，然后用螺栓紧固密封，从而制造出水电隔离且防腐性能优良的液冷散热器。
[0013]与传统的散热器相比较，本发明的优势在于:
1)由于类金刚石碳膜的高电阻率，应用在电力半导体液冷散热器中能做到水电隔离，且防腐效果突出；
2)由于类金刚石碳膜的热导率高(约为铜的6倍)，热膨胀系数小，液冷散热器内部的防腐膜层可提高散热器的散热性能；
3)由于类金刚石碳膜有极高的硬度(具有接近金刚石的高硬度，其硬度约为HV1000-8000)和优异的抗磨损性能，提高了散热器内部流道的耐腐蚀和耐冲刷性能；
4)由于类金刚石碳膜的摩擦系数低(0.005、.02)，表面非常平滑，粗糙度可达Ra0.0lum，可减少散热器流道的流阻。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明中的液冷散热器外形图；
图2是本发明中的液冷散热器的分解结构示意图。
[0015]图中:1、基板；2、密封圈；3、盖板；4、螺钉；5、内部流道。
【具体实施方式】
[0016]针对电力行业液冷散热器的防腐和热性能要求，在不改变热管的实际热传效果和散热器整体散热性能的情况下，提出一种水电隔离和防腐的工艺方法，利用离子电镀技术在液冷散热器的基板和/或盖板上附着类金刚石碳膜，然后通过螺钉和密封圈进行密封装配。所述水电隔离的防腐方法，主要用于内部流道采用水电隔离防腐的液冷散热器，也可用于其类似的需要防腐的产品上。所述水电隔离的防腐方法，利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜，在基板I和盖板3之间安装密封圈2，然后用螺钉4紧固密封。
[0017]上述水电隔离的防腐方法中，类金刚石碳膜的离子电镀技术包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀等。离子电镀时，把各种气体放电引入气相沉积，离子源产生的一束Ar离子束溅射固体石墨靶形成碳离子沉积在基体(散热器的基板和/或盖板)上，同时另一束离子束轰击正在生长的薄膜，使沉积含碳粒子和轰击离子之间发生一系列物理化学作用，从而在集体表面形成类金刚石碳膜。
[0018]上述水电隔离的防腐方法能做到水电隔离，提高散热器内部流道的耐腐蚀和耐冲刷性能，且能提高散热器的散热性能并减少流阻，在液冷散热器上具有良好的应用前景。
[0019]本发明还提供一种液冷散热器的制造方法，包括如下步骤:
A、制造基板和盖板，在基板和/或盖板上开槽,加工出内部流道；
B、利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜；
C、在基板和盖板之间安装好密封圈；
D、将基板、密封圈和盖板紧固密封，完成液冷散热器的制造。
[0020]如图1和图2所示，所述液冷散热器，包括基板1、盖板3、类金刚石碳膜和密封圈2 ;所述基板I和/或盖板3上设有内部流道5，所述类金刚石碳膜覆盖在液冷散热器基板I和/或盖板3的内部流道5表面；所述密封圈2安装在基板I和盖板3之间，通过螺钉4或螺栓将基板1、密封圈2和盖板3紧固密封。所述类金刚石碳膜的厚度为0.8 μ m。
[0021]上述液冷散热器可用于电力行业冷却晶闸管或IGCT器件的液冷冷却。鉴于类金刚石碳膜存在高温不稳定性，不宜采用焊接工艺(如真空钎焊、搅拌摩擦焊、氩弧焊等)。因此采用在基板和/或盖板上开槽，利用离子电镀法在散热器的基板和/或盖板的内部流道表面附着类金刚石碳膜，然后放置合适的密封圈，再用螺钉紧固密封。
[0022]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水电隔离的防腐方法，用于内部流道采用水电隔离防腐的液冷散热器，其特征在于:利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜，在基板和盖板之间安装密封圈，然后紧固密封。
2.根据权利要求1所述的水电隔离的防腐方法，其特征在于:所述电镀技术包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀。
3.一种液冷散热器的制造方法，包括如下步骤: A、制造基板和盖板，在基板和/或盖板上开槽,加工出内部流道； B、利用离子电镀技术在液冷散热器基板和/或盖板的内部流道表面覆盖一层类金刚石碳膜； C、在基板和盖板之间安装好密封圈； D、将基板、密封圈和盖板紧固密封，完成液冷散热器的制造。
4.根据权利要求3所述的液冷散热器的制造方法，其特征在于:所述电镀技术包括空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀。
5.一种液冷散热器，包括基板(I)和盖板(3 )，所述基板(I)和/或盖板(3 )上设有内部流道(5)，其特征在于:所述液冷散热器还包括类金刚石碳膜和密封圈(2);所述类金刚石碳膜覆盖在液冷散热器基板(I)和/或盖板(3 )的内部流道(5 )表面；所述密封圈(2 )安装在基板(I)和盖板(3)之间,基板(I)和盖板(3)紧固密封。
6.根据权利要求5所述的液冷散热器，其特征在于:通过螺钉(4)或螺栓将基板(I)、密封圈(2)和盖板(3)紧固密封。
7.根据权利要求5所述的液冷散热器，其特征在于:所述类金刚石碳膜的厚度为0.2至 1.2 u m。
8.根据权利要求5所述的液冷散热器，其特征在于:所述内部流道是在基板和/或盖板上开设的槽。
【文档编号】H05K7/20GK103456702SQ201310415535
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】肖宁, 贺荣 申请人:株洲南车奇宏散热技术有限公司