CN101160036A - 散热装置和制造该散热装置的方法 - Google Patents
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Abstract
一种包括由铝制成的结构件的散热装置，该结构件的至少一部分包括暴露于待冷却的器件和/或冷却剂液体的表面，至少一部分该表面进行硬质阳极氧化处理，借助硬质阳极氧化处理的表面层，使得该结构件的所述部分电绝缘和/或抗腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及可用于例如冷却电气部件的散热装置，尤其涉及构造成便于接受流经其的液体冷却剂流动的大负荷的散热装置，但本发明不限于此。
背景技术
随着电气部件对于功率控制和功能化性能的要求日益提高，冷却这种电气部件的要求也伴随提高，以便确保电气部件能够工作在其工作极限容许的温度下。
因此，在用于这种电气部件的有效冷却装置的发展过程中已经作出了相当大的努力，并且尽管目前使用的液体冷却的散热装置通常是非常有效的，但是这些冷却装置是彼此独立地研发出来的，在使用过程中出现的单独的问题由单独的技术方案来解决。这造成了以下的相关问题(a)复杂的结构的制造以及相应的成本，和(b)对于相对于所占空间的冷却功率而言，所获得的散热装置仅提供了有限的总效率。
发明内容
本发明的目的在于克服或至少是减轻至少一个上述问题。本发明的另一目的在于提供一种整体结构的液体冷却的散热装置。本发明的再一目的在于提供一种在内部液体管道之间不需要外部管道系统联接件(pipe-worklinks)的液体冷却的散热装置，由此使得与带有外部管道系统联接件的散热装置的尺寸相比可增加散热装置的有效尺寸。
本发明还提供了制造这种类型散热装置的方法。
本发明提供的散热装置和用于制造这种散热装置的方法在后附的权利要求中进行限定。
附图说明
参照对优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解并实施本发明，在附图中：
图1a和1b分别是典型的现有技术的主视图和平面图；和
图2a和2b分别是依据本发明的一实施例的散热装置的主视图和平面图。
具体实施方式
参照图1a和1b，典型的现有技术的散热装置10设置成用于冷却电气器件20，该散热装置包括铝挤压成型的板11。该板11可以设置有翅片或以其它方式进行处理，以便促使热量从板的外表面排散出去。
相似的散热装置可以从R-Theta Thermal Solution Inc。公司(www.r-thet.com)的品牌“Aquasink”获得。
板11形成有内通道，例如由附图标记12表示，在使用中例如为水的液体冷却剂受迫流经该内通道。例如由附图标记12表示的内通道与例如由附图标记13表示的管状铜衬套配合，以便用于提供防止液体冷却剂对板11的腐蚀作用。管状衬套13在其端部处具有螺纹，并借助例如由附图标记14表示的不锈钢的管道系统互连件(pipe-workinterconnect)在铝制的板11的外部进行互连，以便形成流经板11的所需的液体流动形态，从而促使由电气器件20产生的热量的排散程度增强。
通常，电气器件20需要装接到散热装置10上，以便在其间建立良好的热接触，同时保持其间的电绝缘。这通常借助由导热但电绝缘的材料制成的粘接剂垫或薄膜15来实现。
现参照图2a和2b，其中示出了本发明的实施例，但这只是示意性的。该实施例的散热装置30设置成用于冷却电气器件40，如上所述，该散热装置包括挤压成型的铝制板31，其包括用于例如水的液体冷却剂的例如由附图标记32表示的平行的流动通道。然而，在这种情况下，与图1a和1b所示的现有技术的构型不同，在冷却剂流动通道中没有采用例如由附图标记13表示的衬套。依据本发明的该实施例，通过对该通道的暴露表面(例如由附图标记32表示)进行硬质阳极氧化处理，从而提供了防止冷却剂流体对铝腐蚀的作用，并且使得传热效率没有显著的下降。
由于没有采用例如由附图标记13表示的衬套，因此这种工艺有利地使得冷却通道的孔径大于现有技术的孔径。
在使用该实施例的另一改进中，不再需要位于通道之间的外部管道系统联接件，其例如由图1b所示的现有技术的散热装置中的附图标记14表示。依据这种改进，例如由附图标记32表示的单独通道在附图标记36处被堵塞，同样也进行硬质阳极氧化处理并堵塞的垂直的联接通道37设置成便于使得例如由附图标记32表示的通道互连，以便提供对于液体冷却剂所需的流动形态。另一联接通道37可按需要设置，以便建立所需的冷却剂流动路径。每一联接通道用于连接至少两个通道32。
通道在板材料内的这种相互联接借助图1a和1b所示的现有技术的散热装置是不可能实现的，这是由于其中需要具有铜的衬套13的互连件。因为本发明的所述实施例不采用衬套，而是使用了形成在铝制板31的主体材料中的通道，所以由本发明可以实现这种彼此联接。
塞36可以由铝或其它任何适于在所需温度范围内工作的材料制成，并且这些材料与板31的材料是相容的。联接通道37是通过大致垂直所述通道32且平行于通道32的平面对铝制板31进行钻孔以便使得至少两个通道32连通从而制成的。如果需要的话，可以在铝制板内的其它位置处设置另外的联接通道。应当在(一个或多个)联接通道37制成之后才进行通道的硬质阳极氧化处理。硬质阳极氧化处理需要在塞3制成之后才进行，这取决于塞36和通道32、37所使用的材料。
从图1b与图2b的对比中可以看出，上述改进不仅使得部件数量和成本明显降低，而且还使得散热装置30的有效散热体积的尺寸与散热装置10的有效散热体积的尺寸相比而言实现了增加，这是因为在现有技术中由外部的管道系统联接件(例如由附图标记14表示)占据的空间在本发明中被分配给散热装置30本身的整体结构，这样在相同容积的外封壳中提供更大的散热装置空间。应当理解，在任何确定的构型中外部容积封壳的尺寸通常是预先分配好的，因此在预先分配的封壳中的有效散热空间的增大使得冷却效率增加。
本发明在该实施例中还提供了散热装置30与电气器件40之间的有效的电绝缘，这是通过对板31的与电气器件40装接在一起的表面区域进行硬质阳极氧化处理而实现的。硬质阳极氧化处理的该表面区域提供了良好的传热效率和电绝缘。
应当理解，可以对于冷却剂通道的表面和/或对于待冷却的电气器件的与散热装置相连的一个或多个表面区域进行本发明所需的硬质阳极氧化处理。
还应当理解，硬质阳极氧化处理可以按任何适当的方式来实施，并且如果需要或如果方便的话，铝制结构例如板31的整个外表面区域和整个内表面区域均进行硬质阳极氧化处理。
本发明已经特别地参照挤压成型的铝制板31进行了描述，该板包括在挤压过程中形成的平行的冷却通道32。在替代实施例中，所需的通道可以钻孔制成或以其它方式对整体材料块进行机加工而制成。在另一替代实施例中，联接通道37在铝制板挤压成型过程中形成，冷却剂通道32是在挤压成型的板中钻孔或以其它方式机加工制成的。
因此本发明对通道的内表面并对板的与电气器件40相连的表面区域提供了硬质阳极氧化处理，对通道的内表面的硬质阳极氧化处理形成了一层薄的抗腐蚀涂层，并且对板的与电气器件40相连的表面区域的硬质阳极氧化处理在板与冷却的电气器件之间实现了电绝缘。已经发现对铝制板的整个的内和外表面进行阳极氧化处理是最简单的。
Claims (12)
1.一种包括由铝制成的结构件(31)的散热装置(30)，该结构件包括与待冷却的器件热连接的第一表面和暴露于冷却剂液体的第二表面，其中，所述暴露于冷却剂液体的第二表面具有抗该冷却剂液体的腐蚀的硬质阳极氧化处理的表面层。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述第一表面的至少一部分具有硬质阳极氧化处理的且电绝缘的表面层。
3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述结构件设置有用于液体冷却剂的第一通道(32)，并且所述第二表面由所述通道的在使用中暴露于液体冷却剂的内表面构造成，或者所述第二表面包括所述通道的在使用中暴露于液体冷却剂的内表面。
4.如权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述第一通道设置成彼此大致平行地延伸。
5.如权利要求3或4所述的散热装置，其特征在于，在所述结构件中包括至少一个第二通道(37)，以便联接两个或多个所述第一通道(32)。
6.如上述任一项权利要求所述的散热装置，其特征在于，所述结构件包括铝挤压成型的板。
7.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于，该板设置有翅片。
8.如上述任一项权利要求所述的散热装置，其特征在于，该结构件的整个表面区域进行硬质阳极氧化处理。
9.一种制造散热装置(30)的方法，其包括以下步骤：
(a)由铝制成散热装置结构件(31)；
(b)在所述结构件中形成至少一个适于接受流经其的液体冷却剂流的通道(32)；和
(c)在所述通道的表面上施加能够抗该冷却剂液体的腐蚀的表面涂层，由此使得所述表面能够抗该液体冷却剂的腐蚀，施加表面涂层的所述步骤包括对所述通道的所述表面进行硬质阳极氧化处理的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在所述结构件的表面的至少一部分上施加一电绝缘的表面涂层以便与待冷却的器件(40)热连接的步骤，所述施加电绝缘的表面涂层的步骤包括硬质阳极氧化处理。
11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述结构件是由铝挤压成型的。
12.如上述权利要求9-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述结构件的整个表面区域进行硬质阳极氧化处理，所述硬质阳极氧化处理的表面提供了抗冷却剂液体腐蚀的表面涂层和电绝缘的表面涂层。
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