流管散热装置的制作方法

本实用新型属于散热装置技术领域，尤其涉及一种流管散热装置。

背景技术：

随着技术水平的提高，电力电子行业对电子元件的功率密度要求逐渐提高，而保证电子元件正常运行的关键在于及时的散热。

目前，电子元件散热装置大多采用压铸工艺直接成型冷媒介质流通管路，这样成本较低，但受压铸工艺限制而导致换热面积比例小，从而造成散热效率低下，无法满足大功率密度的电子元器件散热要求，而通过机加工的方式加工出流道，再埋设金属管形成独立流道，这样会大幅增加成本，不适合大批量生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种流管散热装置，旨在降低现有电子元件散热装置制造成本高和散热效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种流管散热装置，包括基板、用于对电子元件进行散热的散热器和用于传输冷媒介质的流管组件；所述基板的上端面开设有装配腔，所述装配腔的底部设有用于安装台，所述安装台上开设有用于容置所述散热器的容置凹槽；

所述散热器安设于所述容置凹槽的上方且封盖住所述容置凹槽，所述流管组件埋设于所述基板内并与所述容置凹槽连通，所述流管组件包括设于所述基板的侧端且与所述容置凹槽相连通并形成散热回路的进流管接头和出流管接头。

进一步地，所述散热器包括供所述电子元件安装的散热板和针翅导热板，所述容置凹槽的内侧面设有装配台阶，所述针翅导热板的下端面与所述装配台阶配合并焊接固定，所述散热板封盖于所述针翅导热板上且固定于所述安装台上。

进一步地，所述散热板和所述针翅导热板均通过冷锻工艺制成。

进一步地，所述针翅导热板包括导热板体以及所述导热板体的底端面向下凸设成形的若干针翅片，各所述针翅片密集排布于所述容置凹槽内。

进一步地，所述流管组件还包括用于输入冷媒介质的进流管和用于输出冷媒介质的出流管，所述进流管的内端延伸至所述容置凹槽内，且所述进流管与所述容置凹槽连通，所述进流管的外端延伸至所述基板的侧端，所述进流管接头与所述进流管的外端连接；所述出流管的内端延伸至所述容置凹槽内，且所述出流管与所述容置凹槽连通，所述出流管的外端延伸至所述基板的侧端，所述出流管接头与所述出流管的外端连接。

进一步地，所述进流管包括位于所述容置凹槽下方的水平进流管段，所述出流管包括位于所述容置凹槽下方的水平出流管段，所述水平出流管段与所述水平进流管段相互平行设置。

进一步地，所述水平进流管段上开设有至少一个与所述容置凹槽连通的进流天窗，所述水平出流管段上开设有与至少一个所述容置凹槽连通的出流天窗，所述容置凹槽的底部开设有进流连通孔和出流连通孔，所述进流连通孔和所述出流连通孔分别与所述进流天窗和所述出流天窗相连通；

所述针翅导热板、所述容置凹槽、所述进流天窗和所述出流天窗共同围设成用于供所述冷媒介质流通并形成回路的热量吸收区，所述冷媒介质自所述进流天窗进入所述热量吸收区并自所述出流天窗进入所述出流管。

进一步地，所述进流管还包括与所述水平进流管段连接的S型进流管段，所述出流管还包括与所述水平出流管段连接的S型出流管段，所述S型进流管段和所述S型出流管段的首端部分别与所述进流管接头和所述出流管接头连通，所述基板上还成型有用于封盖所述S型进流管段和所述S型出流管段的两封盖凸起，两所述封盖凸起分别对应所述S型进流管段和所述S型出流管段设置，并将所述S型进流管段和所述S型出流管段封盖于所述基板中。

进一步地，所述进流管和所述出流管均为不锈钢管材，且所述进流管和所述出流管的末端均设有封闭片，所述封闭片分别与所述进流管和所述出流管的末端面焊接固定。

进一步地，所述基板内还形成有形状分别与所述进流管和所述出流管相适配以供所述进流管和所述出流管容置的管槽。

本实用新型的有益效果是：本实用新型流管散热装置，通过在基板上开设装配腔，在装配腔底部安设用于安装电气元件的安装台，并在安装台上开设用于容置散热器的容置凹槽，这样可使得电气元件安设于安装台上并直接与散热器接触，显著地提升了散热器的散热效率。由于流管组件埋设于基板内，并通过容置凹槽的底部，且流管组件的上端与容置凹槽的底部相连通，那么流管组件就可将冷媒介质传输至容置凹槽内，冷媒介质与散热器直接接触，进而可通过散热器吸收电气元件散发出的热量，显著增大了换热面积，进而大大提升了散热器的散热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的流管散热装置的爆炸结构示意图；

图2为图1中A处的局部结构放大示意图；

图3为本实用新型实施例提供的流管散热装置的整体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的流管散热装置的针翅导热板的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的流管散热装置的流管组件的结构示意图；

图6为沿图3中B-B线的剖切视图。

其中，图中各附图标记：

10—基板 11—装配腔 12—容置凹槽

13—出流连通孔 14—进流连通孔 15—安装台

16—封盖凸起 17—装配台阶 18—管槽

20—散热器 21—散热板 22—针翅导热板

30—流管组件 31—进流管 32—出流管

33—封闭片 40—电子元件 221—导热板体

222—针翅片 311—进流管接头 312—进流天窗

313—S型进流管段 314—水平进流管段 321—出流管接头

322—出流天窗 323—S型出流管段 324—水平出流管段。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～6描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～3所示，本实用新型实施例提供了一种流管散热装置，包括基板10、散热器20和用于传输冷媒介质的流管组件30；基板10上端面开设有装配腔11，装配腔11的底部设有用于安装电子元件40的安装台15，安装台15上开设有用于容置散热器20的若干并列排布的容置凹槽12；

散热器20安设于容置凹槽12的上方且封盖住容置凹槽12，流管组件30埋设于基板10内并与容置凹槽12连通，流管组件30包括设于基板10的侧端且与容置凹槽12相连通并形成散热回路的进流管接头311和出流管接头321。

进一步地，冷媒介质可以是液态冷媒介质，例如纯水，酒精型冷却液或乙二醇型冷却液。通过选用纯水作为冷却液，可显著降低散热成本，并且纯水流动性好，易于快速充满容置腔并与散热器20充分接触，增大散热效率。通过选用酒精型冷却液，可进一步提升散热器20的散热效果，并且酒精型冷却液配制工艺简单，逸散热量快，可快速循环使用。通过选用乙二醇冷却液，可利用乙二醇冷却液易溶于水，可任意配成冰点冷却液的优势，进一步提升散热器20的散热效率。进一步地，冷媒介质亦可以是气态冷媒介质，例如空气、二氧化碳气体或氦气。通过选用气态冷媒介质，可显著降低流管散热装置的整体质量。

本实用新型实施例流管散热装置，通过在基板10上开设装配腔11，在装配腔11底部安设用于安装电子元件40的安装台15，并在安装台15上开设用于容置散热器20的容置凹槽12，这样可使得电子元件40安设于安装台15上并直接与散热器20接触，显著地提升了散热器20的散热效率。由于流管组件30埋设于基板10内，并通过容置凹槽12的底部，且流管组件30的上端与容置凹槽12的底部相连通，那么流管组件30就可将冷媒介质传输至容置凹槽12内，冷媒介质与散热器20直接接触，进而可通过散热器20吸收电子元件40散发出的热量，显著增大了换热面积，进而大大提升了散热器20的散热效率。

本实施例中，如图1、图3和图4所示，散热器20包括供电子元件40安装的散热板21和针翅导热板22，容置凹槽12的内侧面设有装配台阶17，针翅导热板22的下端面与装配台阶17配合并焊接固定，散热板21封盖于针翅导热板22上且固定于安装台15上。

具体地，针翅导热板22的侧壁面与容置凹槽12的内侧面相贴合，针翅导热板22的下端面与装配台阶的上端面相贴合。同时，针翅导热板22上端面与容置凹槽12间的缝隙通过焊接封闭。优选地，针翅导热板22的上端面与安装台15上端面齐平。

这样，通过设置散热板21，并将电子元件40装配于散热板21上，可使得电子元件40产生的热量及时传导至散热板21。通过设置针翅导热板22并将散热板21设置于针翅导热板22上，可使得电子元件40产生的热量通过散热板21传递至与冷媒介质直接接触的针翅导热板22上，实现对电子元件40的散热。同时，针翅导热板22设置于冷媒介质与散热板21之间，可使得散热板21不直接接触冷媒介质，从而也就避免了冷媒介质对散热板21可能造成的腐蚀损伤或是散热板21受冷变形。进而，散热板21不与冷媒介质直接接触也保证了冷媒介质不会自散热板21下渗出而影响到安设于散热板21上的电子元件40的正常运行，避免了电子元件40由于受到冷媒介质的影响而发生短路等故障。

进一步地，针翅导热板22上端面与容置凹槽12间的缝隙通过焊接封闭，可使得冷媒介质不会通过针翅导热板22与容置凹槽12之间的缝隙而溢出于装配腔11中，从而保证了安设于装配腔11中的电子元件40不会与冷媒介质发生直接接触。

通过将散热板21封盖于针翅导热板22上并将散热板21固定于安装台15上，进一步阻隔了冷媒介质渗入到装配腔11中，从而更好地保护了设于装配腔11中的电子元件40免受冷媒介质的直接损害。

本实施例中，如图1、图3和图4所示，散热板21和针翅导热板22均通过冷锻工艺制成。

这样，通过冷锻成型的散热板21和针翅导热板22可拥有更好的抗塑性变形能力并消除了散热板21和针翅导热板22内部组织中存在的气泡、缩松以及缩孔缺陷，使得散热板21和针翅导热板22内部组织更为致密，不易形成微裂纹并使得微裂纹扩展，从而避免了散热板21和针翅导热板22在使用过程中由于应力的作用而开裂失效，进而延长了散热板21和针翅导热板22的使用寿命，提高了散热板21和针翅导热板22长期稳定性服役的能力，使得流管散热装置的整体质量得到提高，降低了流管散热装置的使用和维护成本并延长了流管散热装置的使用寿命。

本实施例中，如图1、图3和图4所示，针翅导热板22下包括导热板体221以及所述导热板体221的底端面向下凸设成形的若干针翅片222，各所述针翅片222密集排布于所述容置凹槽12内。具体地，针翅片222形状为长条状且竖向设置于导热板体221的底端面上。同时针翅片222与导热板体221的底端面结合处为曲面接触。进一步地，针翅片222横截面为椭圆形、矩形或菱形。

这样，通过在针翅导热板22下端面密集成型有针翅片222，可显著地增加导热板体221与冷媒介质的接触面积，使得导热板体221与冷媒介质充分接触。进而，由散热板21吸收的来自电子元件40的热量可经由针翅导热板22热速传导至冷媒介质中，实现了对电子元件40的高效散热。同时，由于导热板体221与冷媒介质充分接触，冷媒介质在到达容置凹槽12中并与导热板体221直接接触时，可快速降低针翅导热板22的温度，使得电子元件40与针翅导热板22之间形成明显的温度梯度，进而实现了针翅导热板22对电子元件40所散发出的热量的快速吸收，进一步地提高了散热器20的散热效率。

进一步地，通过将针翅片222竖向设于导热板体221的底端面上，可最大限度的利用容置凹槽12空间，以安设尽可能多的针翅导热片来增大针翅导热板22与冷媒介质的接触面积，进而进一步提高散热器20的散热效率。通过使得针翅片222与导热板体221的底端面结合处为曲面接触。这样，针翅片222与导热板体221的底端面结合处不易产生应力集中现象，进而避免了裂纹萌生，提高了针翅导热板22长期服役的稳定性。

通过将针翅片222横截面形状设计为椭圆形，可以使得冷媒介质在针翅片222间顺畅流动，提高冷媒介质流经针翅片222的速率，进而提高散热器20的散热效率。当然，亦可将针翅片222的形状设计为矩形或是菱形。这样，可降低锻压模具的制造难度，进而降低了针翅导热板22的制造成本。

本实施例中，如图1、图5以及图6所示，流管组件30还包括用于输入冷媒介质的进流管31和用于输出冷媒介质的出流管32，出流管32的内端延伸至容置凹槽12内，且进流管31与容置凹槽12连通，进流管31的外端延伸至基板10的侧端，进流管接头311与进流管31的外端连接；出流管32的内端延伸至容置凹槽12内，且出流管32与容置凹槽12连通，出流管32的外端延伸至基板10的侧端，出流管接头321与出流管32的外端连接。

这样，通过设置用于输入冷媒介质的进流管31并将进流管31和出流管32的末端与容置凹槽12相连通，实现了冷媒介质在流管散热装置内形成回路并流通，进而带走电子元件40散发出的热量。具体地，冷媒介质通过进流管接头311进入进流管31中，由于进流管31的内端与容置凹槽12相连通，那么冷媒介质就可进入容置凹槽12中，并与设置在容置凹槽12中的针翅导热板22相接触，进而吸收电子元件40通过针翅导热板22传输过来的热量。通过设置用于输出冷媒介质的出流管32，并将出流管32与容置凹槽12连通，且将出流管32与设于基板10侧端的出流管接头321相连接，实现了冷媒介质在充分吸收电子元件40散发出的热量后经由出流管32自出流管接头321流出，实现了冷媒介质在流管散热装置内的流通回路。

本实施例中，如图1、图5以及图6所示，进流管31包括位于容置凹槽12下方的水平进流管段314，出流管32包括位于容置凹槽12下方的水平出流管段324，水平出流管段324与水平进流管段314相互平行设置。

这样，通过使进流管31和出流管32与容置凹槽12的连通处保持水平，可使冷媒介质稳定地进入并排出容置凹槽12中，同时均匀接触设于容置凹槽12中的所有针翅片222，使得散热器20可对设于其上的电子元件40均匀散热，提升了散热器20的散热效果。

本实施例中，如图1、图5以及图6所示，水平进流管段314上开设有至少一个与容置凹槽12连通的进流天窗312，水平出流管段324水平进流管段314上开设有至少一个与容置凹槽12连通的出流天窗322，容置凹槽12的底部开设有进流连通孔14和出流连通孔13，进流连通孔14和所述出流连通孔13分别与进流天窗312和出流天窗322相连通；

针翅导热板22下端面和容置凹槽12与进流天窗312和出流天窗322共同形成用于冷媒介质流通并形成回路的热量吸收区，冷媒介质自进流天窗312进入热量吸收区并自出流天窗322进入出流管32。

这样，冷媒介质自进流天窗312和进流连通孔14进入容置凹槽12进流天窗312和出流天窗322共同形成用于冷媒介质流通并形成回路的热量吸收区中，依靠压力的作用逐渐在容置凹槽12中稳定上升并与针翅片222接触，最终完全到达针翅导热板22下端面，实现了与针翅导热板22的完全接触，从而电子元件40发出的热量可通过针翅片222均匀传导至流动状态的冷媒介质中，使得散热器20高效快速的将热量传导至冷媒介质中。同时，吸收到热量的冷媒介质可快速自出流天窗322流出容置腔内，并由出流管32流出流管32散热装置，使得容置腔热量吸收区内针翅片222始终与初始温度下的冷媒介质接触，继而保证了流管散热装置的散热效果不会随散热时间的延长而下降。

本实施例中，如图1、图5以及图6所示，进流管31还包括与水平进流管段314连接的S型进流管段313，出流管32还包括与水平出流管段324连接的S型出流管段323，S型进流管段313和S型出流管段323的上端部分别与进流管接头311和出流管接头321连通，基板10上还成型有用于封盖S型进流管段313和S型出流管段323的两封盖凸起16，两封盖凸起16分别对应S型进流管段313和S型出流管段323设置，并将S型进流管段313和S型出流管段323封盖于基板10中。

通过在进流管31和出流管32上分别设置与水平进流管段314连接的S型进流管段313和与水平出流管段324水平进流管段314连接的S型出流管段323，可使得冷媒介质自进流管接头311进入进流管31后在重力和驱动压力的双重作用下通过S型进流管段313并进入水平进流管段314，随后进入容置凹槽12中，与针翅导热板22相接触，进而针翅导热板22将热量传递给冷媒介质，带有热量的冷媒介质通过出流管32的水平出流管段324水平进流管段314并自S型出流管段323流出流管散热装置中。进而，由于S型进流管段313和S型出流管段323的上端高度高于水平进流管段314和水平出流管段324水平进流管段314，那么由于高度差的存在，两S型管段与两水平管段之间就可形成U型管效应，进而可就使得冷媒介质自S型进流管段313流进容置凹槽12并逐渐充满容置凹槽12，与针翅导热板22充分接触。那么就保证了冷媒介质与针翅导热板22的换热面积始终保持在最大值，使得散热器20可将电子元件40散发出的热量高效传递给冷媒介质。当然，水平进流管段314和水平出流管段324亦可根据实际情况通过过渡管段分别与S型进流管313和S型出流管323相连通，为适应基板形状，过渡管段可根据实际情况进行水平弯曲变形，本实施例不对水平进流管段的具体形状做出限制。

本实施例中，如图1、图5以及图6所示，进流管31和出流管32均为不锈钢管材，且进流管31和出流管32的末端均设有封闭片33，封闭片33分别与进流管31和出流管32的末端面焊接固定。

通过在进流管31和出流管32的末端面设置封闭片33，并通过封闭片33将进流管31和出流管32的末端面完全封闭，可使得进流管31和出流管32与基板10一体成型的过程中，不会使得基板10材料进入进流管31或出流管32中，进而避免了进流管31或出流管32的内壁出现杂质而影响冷媒介质在进流管31和出流管32中的流通稳定性。

本实施例中，流管散热装置具体通过以下方法制造，包括如下步骤：

S1：制备流管组件30，并且在流管组件30上形成进流管接头311和出流管接头321；

S2：通过支架将流管组件30固定于压铸模具上，利用压铸模具压铸成型基板10，使得流管组件30与基板10一体成型，并且在基板10上成型出装配腔11和安装台15，进流管接头312和出流管接头322露出于基板10的侧端；

S3：在安装台15的上端面开设容置凹槽12，并使得容置凹槽12的底部连通流管组件30；

S4：将散热器20安设于容置凹槽12的上方且封盖住容置凹槽12。

由于采用压铸工艺压铸成型基板10，进而降低了基板10的制造成本。通过用支架将流管组件30固定于压铸模具内且与基板10一体成型，一方面大大简化了压铸模具的制造难度，降低了压铸模具的制造成本，另一方面也避免了由于采用压铸工艺直接成型冷媒介质流通管路而造成流通管路内壁粗糙且存在夹杂缺陷进而影响冷媒介质的传输效率。那么，本实用新型的流管散热装置，通过采用压铸工艺压铸成型基板10以及通过用支架将流管组件30固定于压铸模具内且与基板10一体成型，在降低流管散热装置制造成本的同时，又显著提升了流管散热装置的散热效率。

本实施例中，基板10内还形成有形状与进流管31和出流管32相适配以供进流管31和出流管32容置的管槽18，管槽18具体是在成型基板10时压铸成型。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。