[发明专利]一种肋线式散热器及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体电子器件散热技术领域。

技术背景

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℃，其寿命减少10％，解决其散热迫在眉捷。

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，尺寸超大，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。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提出一种最佳的结构和廉价的制造方法。

本发明的技术方案是：一种肋线式散热器包括有肋线和导热固定板或包箍套，肋线包括肋脚和肋身，肋线采用冲压折弯成型工艺制成各种形状或采用绕簧工艺绕制成弹簧形状，导热固定板采用冲压工艺制成的网孔板结构，包箍套采用挤出工艺成型或采用易加工金属薄管裁切而成，采用数多肋线的肋脚端插入导热固定板上的孔内，再采用焊接方法焊接固定连接结构；或采用将数多肋线的肋脚段靠紧成一捆，外套上包箍套，再采用缩紧制具工艺，将包箍套缩紧结构，最后采用车削或磨削加工散热器传热接触面，至所有肋脚端面与导热固定板底面或包箍套底端面整齐光洁。

本发明肋线式散热器的肋线，采用铝质、或铜质、或铜铝复合材料的各种形状截面的线材，其截面积S1大于2m m²，小于30m m²，为了保证肋线的肋脚与半导体元器件的导出传热面有足够的接触传热面积，肋脚的截面最好采用圆形，肋脚的平均间隙e1小于15mm，数多肋脚端面的总截面积n S1，是半导体元器件的导出传热面积S的1到6倍，为了使数多肋线肋脚的端面都能直接或最近与小尺寸的半导体元器件的导出传热面接触传热，肋脚间尽量靠近设置。肋线采用冲压工艺或绕簧工艺制成很多形状，增加了肋线长度，即增加了散热面积，同时散热器的整体尺寸变小了，变得更加紧凑，造形千变万化。数多肋线的肋身，在一个平面上呈圆半径向外辐射状，在纵面上呈层叠式，层层间呈错列式结构设置；或数多肋身呈球形半径向外辐射式结构设置；或数多肋身平行与肋脚竖直结构设置，相邻肋身间的平均间隙e2大于2mm，小于30mm，使本发明肋线式散热器的散热肋线肋身部分更加通透，提高了肋身与空气的对流换热系数，大大地提高了散热性能。

本发明肋线式散热器的导热固定板，采用铝、或铜、或铜铝复合板材，其厚度大于2mm，小于20mm；包箍套采用铝、或铜、或铜铝复合材料，其高度大于2mm，小于30mm。肋脚与导热固定板焊接方法，可以是表面都采用镀镍工艺处理，再采用锡焊工艺焊接，或采用铝焊或铜焊工艺直接焊接。

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，还必需得采用车加工工序，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，采用将数多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、或用包箍套来捆绑数多肋线肋脚段，最后采用车削或磨削加工使全部肋脚端面整齐光洁。

附图说明