专利名称：散热器及其制造方法
技术领域：
本申请的主题涉及散热器，具有所述散热器的电子仪器组件，制造所述散热器和电子仪器组件的方法。
背景技术：
为了冷却电子部件的温度，经常使用的是铝散热器。铝和/或铝合金经常用于制造散热器，原因是它们具有较高的导热特性，能够进行压制并且容易在市场上买到。制造铝散热器的成本高效的方式是在如图Ia-Id所述的散热片部分加底座部分的结构中挤压金属。
在图I所示以及美国专利6637109B2公开的实施方式中，散热器具有底座部分15和17，所述底座部分用作生热部件的安装表面，底座部分之间的散热片部分构成增加表面积的散热片部分，这对于使配装的生热部件最大程度地散热是很关键的。由所述部件产生的热量通过传导首先传递给散热器的底座部分15和17 (顶部和底部)，接着传递给散热片部分，由此热量通过辐射、强制对流或自然对流而分散到周围。因为在表面积值和总传热值之间存在正相关关系，所以有利的是将散热片部分的高度和密度最大化，特别是当涉及强制对流场合的时候，这使得散热片部分之间的间隙/空间最小。表征散热器的关系是在数学上由散热片部分高度除以散热片部分之间的间隙所限定的纵横比。目前的挤压技术限制了所述纵横比可实现的值，因为在挤压一体式板形的散热器时，随着所述纵横比增加，挤压模的强度变弱。为了降低模具破损的概率，挤压速度应当降低，由此减少了挤压工艺的整体生产能力。通过铝合金挤压方法制成的一体式散热片部分，这种散热片部分组成的具有较高纵横比的散热器，还会导致很高的废品率。由单个挤压型材制造高纵横比的散热器的一个制造方法是通过美国专利6637109B2中公开的摩擦搅拌焊(FSW)将这些型材焊接在一起。所述方法包括，将挤压型材挤压或弯曲，所述型材被切成适当长度的多片，单片型材的横截面具有第一端部分、第二端部分和连接腹板部分，其中第一和第二基部分的厚度大于腹板部分。然后通过摩擦搅拌焊(FSff)沿着它们的接触面，将各片挤压型材对齐并焊接在一起。在生热部件被置于顶部15和底部17表面的情况下，这是一种有效利用成本的方案，它克服了如上所述的挤压单片型材存在的问题。所述方法的缺陷是，它不能用于制造这样的散热器，即该散热器具有将所述待冷却的元件只安装在一侧的底板。当需要具有密集散热片部分的这样的“单侧式”散热器时，就会出现这种问题。由于前述关于铝挤压工艺存在的不足，不可能将具有密集散热片部分的单侧式散热器进行挤压成形成单件式单元。散热器的热性能通常随着散热片部分的高度与散热片部分间隙之间的比值的增加而提高。结果，当需要很高的散热能力时，就要使用焊接型散热器。制造焊接型散热器的焊接技术包括硬钎焊、环氧压焊、机械型(压配合或卡扣)和摩擦搅拌焊。然而，尽管具有高密度散热片部分的散热器能够通过硬钎焊和环氧压焊进行制造，但为了便于焊接，不得不使用填充材料，这就会在接头处产生一定程度的抗热，由此对整体的热性能产生负面影响。另外，这些方法是劳动力密集型作业，它们会使制造成本大大地升高。此外，已知的是，环氧接头会随着时间的流逝而变弱，降低了焊接的机械强度并抑制传热性能。机械连接方法包括由具有数个散热片部分并通过压配合和/或卡扣配合进行互连的挤压制品、所谓的片材状型材或者其它片段制造散热器。然而，尽管这种方法是成本有效的方法，但它具有几个缺陷。机械连接的缺陷包括普通的结合强度，这不能适用于所有的场合。由此导致在用这样的散热器的过程中出现可靠性问题。另外，围绕机械接头存在空气间隙，这会导致高度扩展的阻热性。此外，热管集成和/或生热部件的安装所需要的机加工和钻孔可能会使两个相邻挤压制品或型材的相邻机械接头松动。摩擦搅拌焊(FSW)也被用作连接对齐的挤压制品或片材状片段的焊接方法。将铝合金制成的零件连接在一起的摩擦搅拌焊通常利用旋转工具，该工具具有肩部和销头，工具经常具有特定结构的表面，当所述工具与金属接触时，这样的表面能够增加摩擦。旋转摩擦搅拌焊工具还通常沿着要连接在一起的两个工件的相邻对齐边线性移动。由旋转产生的 摩擦将材料加热并使其塑化。两个相邻的连接部件的塑化后的材料熔合在一起，由此沿着它们的边得到焊缝。随着工具的旋转，在工件上施加向下的力而足够使两个部件熔合在一起。因此，所述工件通常需要在与施加力的焊接相反的一侧提供支撑，比如图Ia所示的后侧或下侧。可选地，工件具有的形状允许工件的另一、下部或相反部分作为支撑来补偿在摩擦搅拌焊接(FSW)过程中施加的非常大的竖直力。本领域已知的是，使用摩擦搅拌焊(FSW)来连接两个金属工件或塑料工件。实质上，FSW采用非消耗性旋转工具，该工具与工件相互作用以产生摩擦热并由此在焊接区域使所述材料塑化。焊接区域的材料的局部软化便于工件的材料进行混合，在工具沿着焊接方向移动时，形成焊接接头。FSW是在保持接头的高导热性能的同时使接头部分具有高拉伸强度的最有效的焊接方法。然而，当由片材状或挤压型材制成散热器的片段时，所述片段通常仅通过夹持布置在一起。在FSW过程中，必须施加向下的力，以使工件足够熔合在一起。当旋转工具移过片材片段或型材的相接边时，由于在单侧式散热器下方没有支撑或接头来抵消前述的向下的力，很可能发生变形。当比如通过压配合连接制造所述片段时，相邻挤压件或型材在一侧具有相互作用的延伸部分，在另一侧具有接受这些延伸部分的槽，特别是对于大尺寸的散热器而言，在这些围绕延伸部分的压配合连接内，在片材片段之间可能存在很大的空气间隙，这些延伸部分位于非焊接区域的槽内。这样的间隙会导致很高的扩展性阻热性能。另外，如果这些空气间隙发生在焊接区域内，它们可能导致含有气孔的有缺陷的焊缝。此外，比如图lb，Ic和Id所示的，I形、U形和S形截面需要具有两个端部，这限制成品的形状的变化并增大了散热器的重量。本发明的实施方案允许散热片部分的厚度和底座部分的厚度/宽度之间的比值增大。与挤压成独立的散热器相比，通过利用单独的型材，散热片部分的厚度能够急剧地下降。与已知的散热器相比，由于不具有第二端部，本发明的实施方案还使得构造很轻。此外，本发明的实施方案使得单独的散热片部分的厚度减小，因为散热片部分不需要执行支撑的功能并承受FSW过程中施加的力
发明内容
按照本发明的一个方面，提供一种具有多个独立片材或型材的散热器，所述片材或型材通过挤压优选为铝或铝合金制成。每个片材具有带底面的底座部分和从底座部分的顶部延伸的散热片部分。底座部分的宽度比散热片部分的宽度宽。可选地，每个底座部分在其侧面的第一侧上具有至少一个延伸部，在与第一侧相反的第二侧上具有至少一个槽。所述至少一个槽的结构能够容纳相邻片材上的延伸部。构成散热器的所有片材可以是一样的。可选地，一个或多个片材的结构和/或截面可以不同。散热片部分和/或底座部分可以具有不同的结构和/或截面。就散热片部分的厚度与底座部分的宽度之间的比值，散热片部分可具有不同的比值。一些情况，散热器可以具有这样的散热片部分，其中没一个散热片部分具有相同的尺寸和截面。可选地或另外地，底座部分的宽度和厚度彼此不同，但组装后的散热器的底表面是平整的。当热量只施加到散热器的一侧并从另一侧散发时，由于节省能量、取消了第二端部，由此减少独立片材的用材而降低材料成本，所以散热器能够最有效地进行制造。通过取消散热器另一侧上的摩擦搅拌焊，这还使得成本更高效，制造时间更节约。
按照本发明的另一实施方案，散热器包括多个片材，每个片材均具有底座部分和从底座部分顶部延伸的散热片部分。所述片材被焊接在一起，于是散热片部分的与底座部分相反的端部是自由的且没有互连。在一些情况下，可以使用没有机械或卡扣连接的片材。对于结构更简单的片材，其底座部分的侧面很平滑，由于取消了卡扣结构特征，它能够减少加工成本。在摩擦搅拌焊之前，因为夹紧机构会把工件紧紧地固定在一起，所以不需要冲孔步骤。这样的布置不要求有将片材机械连接或压配合连接的必需的力。在底座部分102的侧面没有槽108和延伸部106以及没有卡扣功能的结构更简单的片材设计，可以减少挤压的量，还可以提高挤压速度并放宽公差要求。利用底座部分侧面平滑的片材100还能够降低出现焊接气孔的风险。如果在压制过程中没有完全落座独立的片材，就可能在焊缝中产生气隙或气孔。具有高密度散热片部分的大尺寸的散热器作为一个单片组进行制造是非常困难的。本发明的各个实施方案能够用来容易地生产最小散热片部分间距、最大散热片部分高度和最大宽度的散热器。本发明的另一方面提供一种用于制造散热器的方法，所述散热器由多个均具有底座部分和从底座部分顶部延伸的散热片部分的独立片材构成，其中所述底座部分的宽度比散热片部分的宽度宽。多个片材的底座部分对齐，于是每个片材的散热片部分沿着一个方向延伸而且底座部分形成平整的表面，待冷却的部件放置在该平整表面上。对最外侧的片材的底座部分侧面施加按压力，于是促使片材通过它们的底座部分侧面彼此紧密接触。从与散热片部分相反的侧面，底座部分被焊接在一起。一种用于制造单侧式高密度散热器的片材，所述片材具有底座部分和从底座部分顶表面延伸的散热片部分，其中底座部分的截面宽度比散热片部分的截面宽度宽并且具有侧表面和底表面，散热片部分具有顶表面和两个侧表面，所述片材由金属挤压成环形轮廓，然后对应散热器的一个尺寸被切割成适当长度的多个片材。用于冷却元件的高密度散热器，所述元件安装在所述独立片材的多个底表面连接在一起而形成的底表面上，其中所述散热器是单侧式散热器。用于制造由所述多个独立片材构成的散热器的方法，每个片材具有底座部分，所述底座部分具有顶表面、底表面和两个侧表面，每个片材还包括从底座部分的顶表面伸出的散热片部分，其中底座部分的宽度大于散热片部分的宽度，所述方法包括这些步骤将多个片材的底座部分对齐，于是每个片材的散热片部分沿着一个方向延伸，而且两个相邻片材的相邻底座部分的侧表面彼此面对；向外侧片材的底座部分的侧表面施加力，使得片材成为彼此接触的状态；和将底座部分的底表面焊接在一起。本领域技术人员在阅读下述详细说明后，本发明的其它目的和优点将变得很明显，尽管仅通过示意说明本发明最佳实施方案的方式，画出并描述了本发明的特定实施方案。正如所想到的，在没有脱离本发明的情况下，本发明能够有其它的不同实施方案和各种明显的修改。因此，附图和说明书被看做说明性的例子，并不应限制本发明的保护范围。
在参照下列附图的基础上，从下述说明书可以更清楚地理解本发明的目的和优点，其中·图la，lb, Ic和Id表示已知散热器的截面视图；图2表示按照本发明的片材的第一实施例的截面视图；图3表示图2所示的实施方式的透视图；图4表示按照本发明的挤压片材的另一实施方案的截面视图；图5表示按照本发明的片材的另一实施方案的截面视图；图6-12表示按照本发明的片材的各个实施方案，所述片材在底座部分的侧面具有(多个)槽和(多个)延伸部；图13a和13b表示说明散热器的尺寸例子的按照本发明的散热器的实施方案；图16-19表示按照本发明的方法，将片材在连接工具中堆叠布置并将片材连接在一起;图20表示另一方法的内容，该方法包括在堆叠和连接片材的过程中于片材的散热片部分之间设置支撑；图21和22表示按照本发明的备选焊接图案；图23表示由挤压片材制成的散热器的实施方案，片材在底座部分的侧面具有槽和延伸部并被焊接在一起；图24表示按照本发明的散热器的实施方案；图25表不按照本发明的片材的另一方案；图26表示安装有生热部件的散热器的实施方案；和图27和28表不内嵌有热管的散热器的实施方案。
具体实施例方式本发明克服了，当仅在散热器的一侧生热时这样的高比值散热器在制造时的缺陷，该散热器具有很长的并且密集布置的散热片部分。具体地，本发明提供一种成本有效的并且重量轻的方案。由此，本发明涉及制成散热器的片材、散热器以及制造所述散热器的方法。按照本发明的散热器具有多个型材或片材100，如图2和3所示的方案。每个片材100具有底座部分102和至少一个散热片部分104。每个底座部分具有从其伸出一个或多个散热片部分的顶表面102a、底表面102b、两个侧表面102c和102d、前表面102e和与前表面相反的后表面，该后表面在图2中没有趣出。每个散热片部分具有顶表面104a、两个侧表面104b和104c、前表面104d和与前表面相反的后表面，该后表面在图2中没有画出。底座部分和散热片部分用其它的结构也是可能的。沿着横截面看，底座部分102的宽度比散热片部分104的宽度宽。散热片部分104从底座部分102的顶部102a延伸。散热片部分104中与底座部分102相反的端部通常是自由的。散热片部分可以从底座部分102的顶部102a的任意一处延伸。散热片部分可能在底座部分102的中心位置，并且所述顶表面在任一侧具有两个相等的肩部，或者在更靠近底座部分102边缘甚至在底座部分边缘从底座部分延伸，以使底座部分的顶表面102a只有一个肩部。每个底座部分102具有多于一个的从其延伸的散热片部分104,如图4所不。每个片材100通常优选地由铝和铝合金挤压而成，尽管形成片材的其它工艺可以使用。本发明对于生产如图24所示的高纵横比的散热器是特别有用的，同时降低了散热器的重量。组装后的片材在散热片部分的高度与相邻散热片部分之间的距离形成的纵横 比能够从大约I : I的最低值到大约120 I的最大值。然而，其它的纵横比也是可能的。通常，散热片部分104的厚度t是至少约1.0mm,高度hf为约I. Omm的最小值至约150. Omm的最大值。对于一些实施方案而言(图13a),散热片部分104的高度hf与厚度t的比值可以低至I : I。然而，对于高比值的散热器而言，散热片部分104的高度hf与厚度t的比值可以高至约100 I。可选地，底座部分102的底座厚度102f与散热片部分104的散热片厚度t的比值可以低至I. I : 1，高至5 : I。底座部分102的高度hb通常为约5. Omm至约25. 0mm。散热器的实施方案中具有的宽度Whs为约76. Omm至约432. Omm,长度Ihs为约101. Omm至约915. 0mm。通常地，散热片部分104的厚度t被最小化，散热片部分间隔p被最小化，底座部分的厚度hb被最小化以使热性能最大化。这些尺寸如图13a和13b所示。片材的散热片部分的至少一部分可以是中空的，如图4和5所示。整个散热片部分和底座部分也可以是中空的。通常，中空的散热片部分的壁厚至少约为I. Omm0片材的中空部分105可以用来引导气流流过散热片部分。图5表示具有中空的散热片部分104的按照本发明的片材的实施方案。中空的散热片部分或具有三维形状的散热片部分可能需要机加工来获得所需的结构。片材的底座部分可以有延伸部106和槽108，它们便于将两个相邻片材的底座部分通过压配合或卡扣连接方式彼此连接，或者仅仅能够帮助将片材的底座部分对齐，这通过沿着底座部分在片材之间提供机械连接或接头实现，然后通过其它的方式比如焊接和/或另外的技术将底座部分连接。如图6-12和25所示的这样的实施方式。每个底座部分102具有在一侧102c上的至少一个延伸部106和在相反侧102d上的至少一个槽108。所述槽108和延伸部106可以布置成，一个片材100的底座部分102上的(多个)延伸部装配进相邻片材100的相邻底座部分102的(多个)槽108中。槽108和延伸部106如图25中的所示可以用压配合的方式装配在一起。槽108和延伸部106比如图7所示，可以用卡扣配合装配在一起，在此需要对延伸部施加一定大小的压力，使其插进所述的槽内。所述压力可以用任意适当的方式施加。如图25所示，利用机械夹具110或冲压机对片材100堆施加压力而完成所述压力/卡扣配合。每个片材100的底座部分102可均具有一个或多个槽108和延伸部106。图8和12表示具有四个延伸部和四个槽的实施方案，其中延伸部和槽相互连接成为散热器。按照该实施方式，每个槽之间的区域可以看成，被相邻片材的两个延伸部之间的槽所容纳的延伸部。所述(多个)延伸部和/或(多个)槽可以具有一定的曲率，以进一步促进片材彼此连接。这样的延伸部106和槽108提供卡扣功能，其提供足够的强度将片材保持在一起而形成散热器。图6-12所不的实施方案在图中表不为在一组或一个散热器中的片材的卡扣连接或压配合连接。与图25所示的实施方式相比，这种连接需要在堆叠成组件的片材100的侧面施加很大的力，而图25中，只提供片材100的底座部分102的对齐，而没有底座部分的适当互连。为了实现压配合或卡扣连接，施加给工具110的力约为15-120千牛。延伸部以及相应槽的形状和数量可以变化，并且提供可靠的连接，这种连接可能不需要下列连接作业。然而，如下所述，通常利用摩擦搅拌焊接。即使没有任何曲率，延伸部和槽也能够在片材之间提供压配合连接。如果片材100通过压配合或卡扣配合进行连接，所述片材可以焊接在一起，也可以不焊接在一起。如果这样的片材被焊接在一起，焊接可以延长足够深，以至少部分地将槽和延伸部焊接在一起(焊接区126)，如图23所示。换句话说，焊接区126可以穿过底座部分102朝向散热片部分104延伸，进入槽108和延伸部106。焊缝126在深度上延伸穿过槽108和延伸部106到任意点，并且可以穿过整个槽108和延伸部106。除了所述槽和延伸部夕卜，摩擦搅拌焊能够提供额外的互连强度。将槽和延伸部焊接也有助于保证片材100之间没有空气间隙，由此获得更佳的热效率。通过保证片材100在非焊接区域的良好接触，机械接头能够改善散热器的热性能。机械接头还能够改进焊接工艺的可靠性并减少散热器的成本。片材100可以通过挤压或其它适当的技术，优选由铝和/或铝合金制成。挤压后 的片材按照散热器尺寸所需的大小被切割成多个片材片段。之后，片材100被连接在一起，形成散热器。形成散热器的步骤包括沿着片材的底座部分102将片材100布置成彼此相邻。任意数量的片材布置成，底座部分102彼此相邻而且散热片部分104沿着同一方向延伸，优选地彼此平行。在片材的长度、数量或形状上没有任何其他的限制。每个独立片材被制造，然后切割成适当尺寸比如长度的数片。被挤压的片材可以在片材的每一端具有两个底座部分102，然后在中间被切割，形成具有一个底座部分102和一个散热片部分104的两个片材。所述尺寸通常由散热器的散热要求来限定。当所述单侧式散热器制造成后，要被冷却的部件安装在散热器的底座部分上，即安装在底座部分102中与具有散热片部分104的顶部102a相反的表面上。片材100通常布置成，一个底座部分102的侧接触表面102c对接相邻片材100的底座部分102的侧接触表面102d。如果片材100在这些侧面102c，102d上具有延伸部106和槽108，所述延伸部在片材被叠在一起的时候可自由地或者压配地安装在所述槽内。为了便于片材100的对齐和/或连接，它们可以在工具比如图14-17所示的夹具110的作用下进行布置。如图14-20，在成堆的片材100中两个外侧的片材122具有比堆中的其它片材100窄的底座部分102以及在侧表面102c或102d处从底座部分102延伸的散热片部分104，于是底座部分102的侧表面由散热片部分104的表面104b或104c连续，甚至与其一
起连续。在形成挤压片材100的堆叠或组合后，所述挤压片材也称为独立的片材，这些片材可以如图14-17所示的被推在一起。施加给该堆片材中的一个或两个外侧片材122的力将片材100如图14和15的箭头所示推在一起。片材100可以紧紧地被压在一起。如果片材100布置在夹具110中，夹具的侧面从任一侧面或两个侧面被推或压在一起，片材100的相邻底座部分102的接触表面102c和102d在箭头114所示的夹紧力的作用下紧紧地压在一起，在相邻片材100之间产生接触线101。夹紧力可以为约0.2至约6. 2千牛。如图16所示，只有一个夹紧块112可以移动，将该堆或该组的片材100压缩成接触的状态，而夹具110的相反端112’是静止的。另外，当独立的片材100布置在夹具110中时，散热片部分104的自由端104a和/或在片材100的散热片部分104之间的底座部分102的顶表面102a不需要如图20所示 进行支撑和/或接触夹紧机构。因此，片材堆或片材组可被压在所述机构的相对构件112、112’之间，由此散热片部分的自由端104a不会到达所述机构110的底部113。夹紧机构110的底部113能够进行水平或者垂直间隔。如图20所示，在一些情况下，有必要在焊接过程中使用多个支杆124作为夹具的一部分，以抵消由FSW工艺在-Z方向122产生的合力。焊接区内围绕销头的塑化材料在加工负荷作用下易于从焊接区移位，由此可能导致形成接头的内部或者表面断裂。要防止这种现象，需要在撑杆或支杆124的辅助下将软化的材料限定在焊接区内。这些支杆可被插在散热片部分104之间，直到它们接触底座部分102的顶表面102a，如图20所示。所述支杆124可以由钢或任何无杂质材料制成，可抵消焊接工具116的力。用于形成散热器的彼此靠近对齐的片材100然后由摩擦搅拌焊(FSW)工具116焊接在一起，所述工具具有旋转肩部116b和旋转销头116a，在与散热片部分104相反的底座部分102的表面102b上，通过使旋转销头116a和旋转肩部116b与该表面接触，于相邻片材的接合处的至少一个位置，销头穿透片材100的底座部分102。在底座部分的底表面102b即与带有散热片部分104的顶表面102a相反的表面上利用摩擦搅拌焊，能够得到具有高导热性能的优良接头。由FSW获得的接头或焊缝118还可以是无孔隙并防漏的。热源或电子部件的安装区域被充分地焊接，使抗热性降到最低或者部分地降低成本。也可以采用其它的焊接或连接技术。通常，相邻并对齐的工件通过任意的焊接方法沿着邻接零件之间的接触线101被焊接在一起，所述接触线构成将零件连接在一起的焊缝。与现有技术中已知的将有限数量的片段或单元组连接在一起的方法相比，像本发明这样在独立的片材100被连接成散热器时，就不期望将这样的零件焊接在一起，因为存在大量的接触线，焊接就是耗费成本和时间的方法了。因此，本发明的散热器，其由独立的片材100制成，通常不沿着片材100的相邻底座部分102之间的接触线101或接头焊接。相反，散热器跨过相邻底座部分102之间的接触线101和/或与其成角度地进行焊接。通常地，如图18，19，21和22所示，沿着形成焊缝118的路径实施摩擦搅拌焊(FSff)。还可以沿着所述路径在片材100的相邻底座部分102之间的每个接合接触线处进行离散点式焊接。一个片材100的底座部分102至少在一个点与每个与其紧邻的下一个片材100焊接。所述工具116可以竖直移动，以穿透底座部分102的材料，还沿着如图19所示的跨过接合接触线的方向120进行线性移动，所述接合接触线构成焊缝118。根据散热器的需要，在实施摩擦搅拌焊的过程中，可以利用构成不同图形的焊缝118。图18表示从片材底座部分102的底表面102b上看的由于摩擦搅拌焊形成的焊缝图形118的一个例子。优选地，以形成跨过所有片材100的焊缝118而将片材连接成散热器的方式实施摩擦搅拌焊。焊缝118的宽度和深度依据强度、热量条件以及所使用的焊接工具116进行变化。图21中较小的圆117表示FSW工具的旋转销头116a的运动。另一方面，较大的圆119表示FSW工具的肩部116b接触片材组100的底座部分102上的底表面102b。接触表面102b的该肩部116b的直径大于旋转销头116a的直径，并且当接触表面102b时产生使金属塑化所需的摩擦热，由此形成焊缝118或者底座部分102的底表面102b上可见的图形。散热器的底表面，其由连接后的片材100的底表面102b构成，可在焊接后进行机加工以降低焊缝118的粗糙度。图24表示将散热器组焊接后形成的组件的例子。在以任意方法将片材100连接在一起并有可能在底表面102b上进行机加工之后，待冷却的一个或多个热源3、结构或者一个或多个电子部件3可以安装在散热器的底表面 102b，如图26所示。可以利用已知的技术将电子部件连接到散热器上，最普通的方法就是机械紧固。按照又一个实施方案，散热器包括热管128。所述热管是由通常为铝或铜的金属制成的各种截面形状的管状件，它们被完全密封并含有一定压力下的液体。当热量传播给它们时，液体快速沸腾，然后蒸发，并移动到热管的另一端，在此它受冷冷凝并通过毛细现象返回。热管128被嵌在底座部分102内，如图27所示，在散热器底座部分的范围内均匀地扩散热量。可选地，如图28所示，热管128可以将底座部分102和散热片部分104连接，非常快速地吸收散热器底座部分的热量并传给散热片部分。两种方法都能够改进散热器的整体性能。另外，本说明书仅示出并描述了本发明的特定实施方案，但如前所述，应当理解出，本发明能够用在各种不同组合、改进和环境中，并且在与上述教导和/或相关领域的技能或知识相当的基础上，能够在所表达的发明思想的范围内进行改变或改进。应当理解，本发明的上述说明书易于作出各种改进、变化和适应性改动，这些内容应理解包含在权利要求书等同特征的意义和范围内。
权利要求
1.一种用于制造单侧式高密度散热器(2)的片材(100)，所述片材(100)具有底座部分(102)和从底座部分的顶表面延伸的散热片部分(104)，其中底座部分(102)的横截面比散热片部分(104)的横截面宽，底座部分(102)具有侧表面(102c，102d)和底表面(102b)，散热片部分(104)具有顶表面(104a)和两个侧表面(104b，104c)，其特征在于，所述片材(100)由金属挤压成环形型材，然后被切割成对应散热器(2)的ー个尺寸的适当长度的多个片材(100)。
2.如权利要求I所述的片材(100)，其中所述底座部分(102)的侧表面(102c，102d)在姆个相反表面上设有至少一个槽(108)和至少一个延伸部(106),所述延伸部(106)和槽(108)布置成装配在彼此中，以使相邻片材(100)的底座部分(102)对齐。
3.如权利要求2所述的片材(100)，其中所述槽(108)和延伸部(106)的尺寸适于压配合互连。
4.如权利要求2所述的片材(100)，其中所述至少ー个槽(108)和所述至少ー个延伸部(106)的尺寸适于卡扣互连。
5.如权利要求I所述的片材(100)，其中散热片部分(104)的至少一部分和/或底座部分(102)的至少一部分是中空的。
6.如权利要求I所述的片材(100)，其中散热片部分(104)和/或底座部分(102)的中空部分(105)被填充冷却剤。
7.如权利要求I所述的片材(100)，其中冷却剂是液体。
8.如权利要求I所述的片材(100)，其中散热片部分(104)的高度(hf)与厚度⑴的比值高至约100 I。
9.如权利要求I所述的片材(100)，其中底座部分(102)的厚度(102f)和散热片部分(104)的厚度(t)之间的比值从约I. I : I高至5 : I。
10.一种适于冷却元件(3)的散热器(2)，元件(3)安装在由连接在一起的如权利要求1-9所述的独立片材(100)的多个底表面(102b)形成的底表面上，其特征在于，散热器(2)是单侧式散热器。
11.如权利要求10所述的散热器(2)，其中所述独立片材(100)通过压配合互连而连接在一起。
12.如权利要求10所述的散热器(2)，其中所述独立片材(100)通过卡扣互连而连接在一起。
13.如权利要求10-12所述的散热器，其中所述独立片材(100)通过摩擦搅拌焊而连接在一起。
14.如权利要求13所述的散热器，其中焊缝(118)相对于独立片材(100)之间的接触线(101)成角度延伸。
15.如权利要求10所述的散热器，其中至少ー个片材(100)的形状不同于其它片材的形状。
16.如权利要求10所述的散热器，其中散热片部分(104)的高度(hr)与相邻散热片部分之间的距离(P)的纵横比从大约I : I到大约120 : I。
17.一种用于由如权利要求1-9所述的多个独立片材(100)制造散热器(2)的方法，每个片材(100)具有底座部分(102)，所述底座部分具有顶表面(102a)、底表面(102b)和两个侧表面(102c、102d)，每个片材(100)还包括从底座部分(102)的顶表面(102a)延伸的散热片部分(104)，其中底座部分(102)比散热片部分(104)宽，所述方法包括 将多个片材(100)的底座部分(102)对齐，使得每个片材(100)的散热片部分(104)沿着ー个方向延伸，而且两个相邻片材(100)的相邻底座部分(102)的侧表面(102c、102d)彼此面对； 对外侧片材(122)的底座部分的侧表面施力，使得片材(100)被推动为彼此接触；和 将底座部分(102)的底表面(102b)焊接在一起。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述焊接步骤包括，沿着从每个片材(100)的每个底座部分(102)的底表面(102b)上至少经过一次的方向，对片材(100)的底座部分(102)的底表面实施摩擦搅拌焊。
19.如权利要求17所述的方法，其中每个底座部分(102)包括在第一侧表面(102c)上的至少ー个延伸部(106)和在与第一侧相反的第二侧表面(102d)上的至少ー个槽(108)，其中所述至少ー个槽(108)构造成接收相邻片材(100)上的延伸部(106)，所述方法还包括 通过将延伸部(106)插进槽(108)内，使底座部分(102)连接在一起。
20.如权利要求19所述的方法，其中延伸部(106)被压配合进槽(108)内。
21.如权利要求19所述的方法，其中延伸部(106)被卡扣配合进所述槽(108)内。
22.如权利要求17所述的方法，还包括 在将片材(100)彼此焊接形成散热器(2)之后，机加工在片材(100)的底座部分(102)的底表面(102b)上的焊缝(118)。
23.如权利要求19所述的方法，其中所述至少ー个槽(108)和至少ー个延伸部(106)被焊接在一起。
24.如权利要求17所述的方法，还包括 由金属挤压成形片材(100)。
25.如权利要求24所述的方法，还包括 形成至少ー个片材(100),该片材的一部分散热片部分(104)和一部分底座部分(102)之ー是中空的。
26.如权利要求25所述的方法,还包括 用冷却剂填充散热片部分(104)和底座部分(102)之一的中空部分(105)。
27.如权利要求17所述的方法，还包括 将至少一个热管(128)结合在底座部分(102)和散热片部分(104)之一中。
全文摘要
一种用于由多个独立片材制造单侧式散热器的方法，其中每个片材均具有底座部分和从底座部分的顶表面延伸的散热片部分。所述底座部分的宽度壁散热片部分的宽度宽。多个片材的底座部分彼此对齐，于是每个片材的散热片部分在一个方向延伸并且相邻底座部分的侧表面彼此面对，同时底座部分构成散热器的平整表面。向最外侧的片材的底座部分的侧表面施加力，于是推动各个片材成为彼此接触。底座部分的底表面被焊接在一起。
文档编号F28D15/02GK102803888SQ201280000096
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者M·费伦, M·托齐尔, J·比尤尔, D·利特 申请人:萨帕有限公司