热交换器及其制作方法与流程

本发明涉及冷却装置领域，具体而言，涉及一种热交换器及其制作方法。

背景技术：

现有的热交换器采用铜作为焊接材料进行真空钎焊。随着发动机功率的提升以及排放法规的更新，发动机的油温度越来越高，油中的一些添加剂随着温度的升高，加速了与铜焊料的反应，导致越来越多的铜析出到机油中；铜容易与机油中的硫反应形成硫化铜(cus)沉淀，在发动机的局部沉积，容易对发动机其他部件产生损坏。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种热交换器及其制作方法，以在一定程度上解决现有技术中存在的采用铜作为焊接材料导致发动机易损坏的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种热交换器，包括底芯片、顶芯片和多个芯片单元；所述芯片单元从下至上依次包括短边芯片和长边芯片；所述顶芯片与位于最顶层的所述芯片单元的长边芯片之间设置有所述短边芯片；

所述底芯片、所述顶芯片、所述短边芯片和所述长边芯片均具有基板和设置在所述基板四周的翻边，且所述翻边朝所述基板的上方延伸；所述底芯片、多个所述芯片单元、短边芯片和所述顶芯片的翻边从下至上依次连接；相邻两个所述基板之间连接有散热片；

当所述底芯片、所述顶芯片、所述短边芯片和所述长边芯片均作为芯片层时，相邻两个奇数芯片层的所述翻边高度，均高于相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的所述翻边高度；且相邻两个奇数芯片层的所述翻边与相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的所述翻边形成翻边凹槽；所述翻边凹槽填充有不含铜的焊料。

在上述任一技术方案中，可选地，相邻两个所述基板形成一个用于介质流通的介质通道；

所述短边芯片和所述长边芯片的基板分别具有相对应的两个凸台和两个凹台；所述底芯片具有相对应的两个凸台和两个底芯片通孔，所述顶芯片具有相对应的两个凹台和两个顶芯片通孔；所述凸台和所述凹台均具有用于介质流通的通孔；

相邻两个所述基板中，位于低层所述基板上的凸台与位于高层所述基板上的相对应凹台密封连接，以及低层所述基板上的凸台的通孔与位于高层所述基板上的相对应凹台的通孔连通，以使所述热交换器的第一介质通道与第二介质通道从上至下依次间隔设置。

在上述任一技术方案中，可选地，所述凸台包括从下至上依次连接的凸台底部上升区、凸台平面区和设置有通孔的凸台顶部上升区，所述凸台底部上升区与所述基板固定连接；

所述凹台包括从上至下相连接的凹台下降区和设置有通孔的凹台平面区，所述凹台下降区与所述基板固定连接，所述凸台平面区与相对应的所述凹台平面区连接，所述凹台平面区与所述凸台顶部上升区间隔设置，且所述凸台平面区、所述凹台平面区和所述凸台顶部上升区形成连通凹槽；或者，所述凹台包括依次连接的凹台下降区、凹台平面区和设置有通孔的凹台上升区，所述凹台下降区与所述基板固定连接，所述凹台下降区和所述凹台上升区均高于所述凹台平面区，所述凸台平面区与相对应的所述凹台平面区连接，所述凹台上升区与所述凸台顶部上升区间隔设置，且所述凹台上升区、所述凸台平面区和所述凸台顶部上升区形成连通凹槽；

所述连通凹槽填充有不含铜的焊料。

在上述任一技术方案中，可选地，所述底芯片的底部连接有安装板；所述安装板具有与两个所述底芯片通孔相对应的第一介质通道的入孔和出孔，所述安装板具有与所述底芯片的两个凸台相对应的第二介质通道的入孔和出孔；所述安装板与所述底芯片之间涂设有不含铜的焊料；

和/或，所述顶芯片的基板的顶面连接有顶板；所述顶板设置有四个凸起；所述顶芯片的两个凹台和两个顶芯片通孔分别与四个所述凸起相对应；所述顶板与所述顶芯片之间涂设有不含铜的焊料。

在上述任一技术方案中，可选地，所述底芯片通孔的周壁设置有多个卡爪；所述卡爪朝下延伸；

所述卡爪分别与所述安装板的入孔或出孔卡接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述短边芯片的翻边深度尺寸为h1，所述长边芯片的翻边深度尺寸为h2，相邻的两个所述基板之间的距离为h3，则h2＞h1+h3；

和/或，最顶层的所述芯片单元的长边芯片的翻边，与所述顶芯片的翻边齐平。

在上述任一技术方案中，可选地，所述散热片包括多排散热部；所述散热部呈梯形波；

相邻两排所述散热部的顶面的一部分相连接，相邻两排所述散热部的底面的一部分相连接。

在上述任一技术方案中，可选地，所述散热片采用板料冲压而成；

和/或，所述散热片的顶面和底面涂设有不含铜的焊料。

在上述任一技术方案中，可选地，所述基板和所述翻边之间的夹角为90°-100°；

和/或，不含铜的焊料为镍基焊膏。

一种热交换器的制作方法适用于上述的热交换器；该方法包括，

采用滚筒在散热片的顶面和底面进行涂覆不含铜的焊膏。

本发明的有益效果主要在于：

本发明提供的热交换器及其制作方法，其底芯片、多个具有短边芯片和长边芯片的芯片单元、短边芯片和顶芯片的翻边从下至上依次连接、堆叠，通过相邻两个奇数芯片层的翻边与相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的翻边形成翻边凹槽，以便于在翻边凹槽内填充不含铜的焊料，进而牢固的焊接各层芯片的翻边，在一定程度上实现了采用不含铜的焊料焊接热交换器，在一定程度上解决了现有技术中存在的采用铜作为焊接材料导致发动机易损坏的问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的热交换器的剖视立体图；

图2为图1所示的热交换器的a区放大图；

图3为本发明实施例提供的热交换器的爆炸图；

图4为本发明实施例提供的热交换器的剖视主视图；

图5为图4所示的热交换器的b区放大图；

图6和图7为本发明实施例提供的热交换器的两个视角的局部图；

图8为本发明实施例提供的热交换器的凹台的另一结构的局部图；

图9为本发明实施例提供的热交换器的散热片的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的热交换器的散热片的主视图；

图11为本发明实施例提供的短边芯片或长边芯片的立体图。

图标：1-安装板；2-底芯片；201-底芯片通孔；202-卡爪；3-散热片；301-开窗；4-短边芯片；5-滚筒；6-长边芯片；7-顶芯片；701-顶芯片通孔；8-顶板；9-基板；10-翻边；11-翻边凹槽；12-凸台；1201-凸台底部上升区；1202-凸台平面区；1203-凸台顶部上升区；13-凹台；1301-凹台下降区；1302-凹台平面区；1303-凹台上升区；14-连通凹槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1-图11所示，本实施例提供一种热交换器，图1为本实施例提供的热交换器的剖视立体图，图4为热交换器的剖视主视图；为了更加清楚的显示结构，图2为图1所示的热交换器的a区放大图，图5为图4所示的热交换器的b区放大图；图3为本实施例提供的热交换器的爆炸图。图6-图8为本实施例提供的安装板、底芯片、短边芯片和长边芯片的局部示意图，其中，图6和图7为两个不同视角的剖视图，图7和图8为凹台的两个不同结构的剖视图。图9和图10为本实施例关于散热片的结构示意图。图11为本实施例提供的短边芯片或长边芯片的立体图。

本实施例提供的热交换器，可以为不含铜的油冷器，也可以为用在其他场合的不含铜的热交换器。可选地，热交换器为箱体式热交换器。

该热交换器包括用于流通第一介质的第一介质通道和用于流通第二介质的第二介质通道；该热交换器用于第一介质通道内的第一介质与第二介质通道内的第二介质相互交换热能。

参见图1-图11所示，该热交换器包括底芯片2、顶芯片7和多个芯片单元；芯片单元从下至上依次包括短边芯片4和长边芯片6；顶芯片7与最顶层的芯片单元的长边芯片6之间设置有短边芯片4。

底芯片2、顶芯片7、短边芯片4和长边芯片6均具有基板9和设置在基板9四周的翻边10，且翻边10朝基板9的上方延伸；可选地，基板9和翻边10具有夹角，也即翻边10呈倾斜设置，以便于各个层翻边10叠加连接。可选地，基板9和翻边10之间的夹角为90°-100°；例如，基板9和翻边10之间的夹角为91°、95°、97°、99°、100°等。

底芯片2、多个芯片单元、短边芯片4和顶芯片7的翻边10从下至上依次连接，也即在从下至上的方向上，底芯片2、短边芯片4、长边芯片6、短边芯片4、长边芯片6，重复若干个短边芯片4和长边芯片6，短边芯片4和顶芯片7的各个层的翻边10依次叠加连接。

相邻两个基板9形成一个用于介质流通的介质通道；相邻两个基板9之间连接有散热片3；通过散热片3，以提高第一介质和第二介质热交换的效率。

当底芯片2、顶芯片7、短边芯片4和长边芯片6均作为芯片层时，相邻两个奇数芯片层的翻边10高度，均高于相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的翻边10高度；也就是说偶数芯片层的翻边10高度低于与其连接的两个奇数芯片层的翻边10高度；例如第二层的翻边10高度，低于第一层和第三层的翻边10高度，又如第四层的翻边10高度，低于第三层和第五层的翻边10高度。本实施例中，第一层为最底层的底芯片2，之后第二层、第三层、第四层以此类推，从下至上依次为短边芯片4、长边芯片6、短边芯片4、长边芯片6，重复若干个短边芯片4和长边芯片6，短边芯片4和顶芯片7；本领域技术人员可以理解的是，本实施例也可以令第一层为最顶层的顶芯片7，原理与第一层为最底层的底芯片2相同，在此不再赘述。

相邻两个奇数芯片层的翻边10与相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的翻边10形成翻边凹槽11；例如，第一层、第三层和第二层的翻边10形成翻边凹槽11；又如第三层、第五层和第四层的翻边10形成翻边凹槽11。

参见图2所示，本实施例中，奇数芯片层包括底芯片2、顶芯片7和长边芯片6；偶数芯片层为短边芯片4。也即，底芯片2的翻边10高度和最底层的芯片单元的长边芯片6的翻边10高度，均高于最底层的芯片单元的短边芯片4的翻边10高度；底芯片2的翻边10、最底层的芯片单元的短边芯片4的翻边10和最底层的芯片单元的长边芯片6的翻边10形成翻边凹槽11。相邻两个芯片单元中，两个长边芯片6的翻边10高度，均高于位于两个长边芯片6之间的短边芯片4的翻边10高度；且该短边芯片4的翻边10和两个长边芯片6的翻边10形成翻边凹槽11。最顶层的芯片单元的长边芯片6的翻边10高度与顶芯片7的翻边10高度，均高于最顶层的芯片单元的短边芯片4的翻边10高度；最顶层的芯片单元的长边芯片6的翻边10、最顶层的芯片单元的短边芯片4的翻边10和顶芯片7的翻边10高度形成翻边凹槽11。

可选地，底芯片2的翻边10深度尺寸，与长边芯片6的翻边10深度尺寸相同。

可选地，短边芯片4的翻边10深度尺寸为h1，长边芯片6的翻边10深度尺寸为h2，相邻的两个基板9之间的距离为h3，则h2＞h1+h3；通过h2＞h1+h3，以使短边芯片4与相邻的奇数芯片层芯片形成翻边凹槽11，以使短边芯片4与相邻的底芯片2、顶芯片7和长边芯片6形成翻边凹槽11。

可选地，最顶层的芯片单元的长边芯片6的翻边10，与顶芯片7的翻边10齐平或者基本齐平，以提高热交换器的美观度。

翻边凹槽11填充有不含铜的焊料。可选地，不含铜的焊料为镍基焊膏；由于镍基焊料薄片制造难度和成本较高，本实施例采用不含铜的镍基焊料进行钎焊时选择镍基焊膏。现有铜基油冷器一般会使用铜焊片或者将铜复合在芯片表面形成一整体进行装配及钎焊，随着发动机的油温越来越高，油中的一些添加剂随着温度的升高，加速了与铜焊料的反应，导致越来越多的铜析出到机油中，容易对发动机其他部件产生损坏；现有镍基焊料的焊片的制作难度和成本都较高，本实施例采用镍基焊膏在可行性和成本方面都能得到很大的改善。而将镍基焊膏涂覆到各个零件需要有一定的空间来放置镍基焊膏。现有在芯片四周的翻边放置镍基焊膏比较困难，本实施例通过翻边凹槽11解决了芯片四周焊缝所需焊膏的摆放位置。

本实施例中所述热交换器，其底芯片2、多个具有短边芯片4和长边芯片6的芯片单元、短边芯片4和顶芯片7的翻边10从下至上依次连接、堆叠，通过相邻两个奇数芯片层的翻边10与相邻两个奇数芯片层之间的偶数芯片层的翻边10形成翻边凹槽11，以便于在翻边凹槽11内填充不含铜的焊料，进而牢固的焊接各层芯片的翻边10，在一定程度上实现了采用不含铜的焊料焊接热交换器，在一定程度上解决了现有技术中存在的采用铜作为焊接材料导致发动机易损坏的问题。

参见图1-图8、图11所示，本实施例的可选方案中，相邻两个基板9形成一个用于介质流通的介质通道；

短边芯片4和长边芯片6的基板9分别具有相对应的两个凸台12和两个凹台13；底芯片2具有相对应的两个凸台12和两个底芯片通孔201，顶芯片7具有相对应的两个凹台13和两个顶芯片通孔701；凸台12和凹台13均具有用于介质流通的通孔；

相邻两个基板9中，位于低层基板9上的凸台12与位于高层基板9上的相对应凹台13密封连接，以使低层基板9上的介质通道与高层基板9上的介质通道断开；低层基板9上的凸台12的通孔与位于高层基板9上的相对应的凹台13的通孔连通，以使低层基板9的低一层上的介质通道与高层基板9上的介质通道连通；进而使热交换器的第一介质通道与第二介质通道从上至下依次间隔设置。例如第三层基板9上的凸台12与第四层基板9上的相对应的凹台13密封连接，则第三层基板9的介质通道与第四层的介质通道断开；第三层基板9上的凸台12的通孔与第四层基板9上的相对应的凹台13的通孔连通，则第二层基板9的介质通道与第四层的介质通道连通。又如第四层基板9上的凸台12与第五层基板9上的相对应的凹台13密封连接，则第四层基板9的介质通道与第五层的介质通道断开；第四层基板9上的凸台12的通孔与第五层基板9上的相对应的凹台13的通孔连通，则第三层基板9的介质通道与第五层的介质通道连通，依次类推；也就是说，奇数芯片层的介质通道依次相连通，偶数芯片层的介质通道依次相连通。可选地，奇数芯片层的介质通道为热交换器的第一介质通道，偶数芯片层的介质通道为热交换器的第二介质通道；或者，偶数芯片层的介质通道为热交换器的第一介质通道，奇数芯片层的介质通道为热交换器的第二介质通道。

参见图2和图5所示，本实施例的可选方案中，凸台12包括从下至上依次连接的凸台底部上升区1201、凸台平面区1202和设置有通孔的凸台顶部上升区1203，凸台底部上升区1201与基板9固定连接；可选地，凸台12的横截面呈具有通孔的圆形、矩形、椭圆形等形状，凹台13的形状与凸台12的形状对应；可选地，凸台12的形状呈具有阶梯的圆环柱形，以便于凸台12的生产加工，相应的，凹台13的形状呈具有阶梯的圆环柱形。可选地，凸台底部上升区1201、凸台平面区1202和凸台顶部上升区1203的形状均呈圆环柱形。

参见图2、图5和图7所示，可选地，凹台13包括从上至下相连接的凹台下降区1301和设置有通孔的凹台平面区1302，凹台下降区1301与基板9固定连接，凸台平面区1202与相对应的凹台平面区1302连接，凹台平面区1302与凸台顶部上升区1203间隔设置，且凸台平面区1202、凹台平面区1302和凸台顶部上升区1203形成连通凹槽14；

本实施例还可以采用下述结构形成连通凹槽14；具体如下，参见图8所示，凹台13包括依次连接的凹台下降区1301、凹台平面区1302和设置有通孔的凹台上升区1303，凹台下降区1301与基板9固定连接；凹台下降区1301和凹台上升区1303均高于凹台平面区1302，即凹台下降区1301、凹台平面区1302和凹台上升区1303形成开口朝上的几字形；凸台平面区1202与相对应的凹台平面区1302连接，凹台上升区1303与凸台顶部上升区1203间隔设置，且凹台上升区1303、凸台平面区1202和凸台顶部上升区1203形成连通凹槽14；

连通凹槽14填充有不含铜的焊料。通过在连通凹槽14内填充不含铜的焊料，其焊料量的一致性较好，提高了凸台12与凹槽的真空钎焊质量；还可以避免焊料偏移，以及可以避免焊料焊接后凸出于基座而影响散热片3的安装。

参见图1和图3所示，本实施例的可选方案中，底芯片2的底部连接有安装板1；通过安装板1，以便于热交换器的安装。可选地，安装板1具有安装孔。

可选地，安装板1具有与两个底芯片通孔201相对应的第一介质通道的入孔和出孔，安装板1具有与底芯片2的两个凸台12相对应的第二介质通道的入孔和出孔。

可选地，安装板1与底芯片2之间涂设有不含铜的焊料，以使安装板1与底芯片2真空钎焊连接。

参见图1和图2所示，可选地，底芯片通孔201的周壁设置有多个卡爪202；卡爪202朝下延伸；卡爪分别与安装板1的入孔或出孔卡接。通过卡爪定位、连接安装板1，以提高安装板1与底芯片2的连接便捷性，提高安装板1与底芯片2的装配精度。

参见图1和图3所示，本实施例的可选方案中，顶芯片7的基板9的顶面连接有顶板8；顶板8设置有四个凸起；顶芯片7的两个凹台13和两个顶芯片通孔701分别与四个凸起相对应；通过凸起，以增加热交换器顶部的强度。

可选地，顶板8与顶芯片7之间涂设有不含铜的焊料，以使顶板8与顶芯片7真空钎焊连接。

参见图3、图9和图10所示，本实施例的可选方案中，散热片3包括多排散热部；散热部呈梯形波；相邻两排散热部的顶面的一部分相连接，相邻两排散热部的底面的一部分相连接；也即散热片3为错开型梯形波结构，在梯形波顶面和底部通过滚筒5将镍基焊膏涂覆在散热片3的顶面和底面，用于与相邻的芯片之间的钎焊。

可选地，散热片3采用板料冲压而成；可选地，散热片3通过薄板冲压而成，并形成一排排的梯形波的结构，在每一个梯形波内形成凹凸相间的开窗301，使得介质可以穿过散热片3。

参见图1-图4所示，本实施例的可选方案中，散热片3的顶面和底面涂设有不含铜的焊料，以使散热片3与相邻芯片的基板9进行真空钎焊。可选地，散热片3的顶面和底面通过滚筒将镍基焊膏涂覆，以进行焊接。

本实施例的热交换器，在真空钎焊炉内进行钎焊。

本实施例还提供一种热交换器的制作方法，适用于上述的热交换器；该方法包括，

采用滚筒在散热片的顶面和底面进行涂覆不含铜的焊膏。可选地，采用滚筒在散热片的顶面和底面进行涂覆镍基焊膏。散热片由于是梯形波结构，直接在其顶面和底面涂覆，会造成镍基焊膏的很大浪费，而采用滚筒进行涂覆，可以只在顶面和底面进行涂覆，其余部位不会有多余的焊膏，节约了焊膏的使用量。

本实施例提供的热交换器的制作方法，适用于上述的热交换器，上述所公开的热交换器的技术特征也适用于该热交换器的制作方法，上述已公开的热交换器的技术特征不再重复描述。本实施例中所述热交换器的制作方法具有上述热交换器的优点，上述所公开的所述热交换器的优点在此不再重复描述。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。