CN101309577B - 散热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种薄而轻且组装作业性好，使用面向于批量生产的零件，能以低成本有效地充分利用导热面积的散热器。其具备：封入工作液并从热源向散热方向延伸出规定长度的热导管(2)；以及由沿着该热导管(2)的长度方向形成的在峰部(3m)和谷部(3v)连续的波状，且具有用于配合保持热导管(2)的台阶部(4)的散热片(3)。
Description
技术领域
本发明涉及作为电子设备的散热部件，且薄而轻并具有高热转移性的散热器及其制造方法。
背景技术
散热器是将由热源产生的热量放出而抑制热源温度上升的设备，一般是在由铝板或铜板而成的散热片上设有封入工作液的热导管而构成。
例如，图11(a)所示的现有的散热器111a是在横向截面由コ字形状形成的多个单体(单独)散热片112上分别设有热导管接合槽113，在这些热导管接合槽113上接合热导管114(例如，参照专利文献1(专利第3413151号公报)、专利文献2(专利第3413152号公报))。
图11(b)所示的现有的散热器111b是在多张单体散热片115上分别设有热导管接合孔116，在这些热导管接合孔116上接合热导管117的设备。
但是，现有的散热器111a、111b全部为单体散热片的组合，存在组装成本高的问题。
另外，在现有的散热器111a、111b中，若将单体散热片112、115的厚度做得比较薄，则还存在组装作业性差的问题。
再有，现有的散热器111a、111b，单体散热片112、115需要一定程度的厚度，但又存在轻量化的问题。
作为两种散热器111a、111b共同的问题，存在需要按照散热片的张数分别组装的时间，不能每次都进行散热片的组装进度管理等问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供薄而轻且组装作业性好，使用面向于批量生产的零件，能以低成本有效地充分利用导热面积的散热器及其制造方法。
本发明是为了达到上述目的而首创的，方案1的发明的散热器具备：封入工作液并从热源向散热方向延伸出规定长度的热导管；以及形成为由沿着该热导管的长度方向形成的在峰部和谷部连续的波状，且具有用于配合保持上述热导管的台阶部的散热片。
方案2的发明是上述台阶部在各个上述散热片的峰部上沿着上述热导管的两侧被切断，且在上述谷部方向保持规定高度地折入而形成的根据方案1所述的散热器。
方案3的发明是形成于上述散热片上的台阶部的最远面端部构成为，使上述折入的峰部向外方展开并向外延伸，且保持上述热导管的根据方案1或2所述的散热器。
方案4的发明是上述热导管以横向截面为椭圆形或矩形等的扁平状形成，上述台阶部与上述热导管的横向截面形状相吻合地形成的根据方案1～3的任意一项所述的散热器。
方案5的发明是还具备覆盖配合保持在上述散热片的上述热导管，且叠合在上述散热片而接合的保持基板的根据方案1～4的任意一项所述的散热器。
方案6的发明是切割上述峰部而形成上述台阶部的根据方案1、4、5的任意一项所述的散热器。
方案7的发明是一种散热器的制造方法，制造根据方案1～5的任意一项所述的散热器，在具有导热性的条状的板材上沿着其长度方向形成峰部和谷部并形成散热片；在上金属模中形成与上述热导管相同形状的凸部件；在下金属模中形成用于形成上述台阶部的台阶部形成部件；利用上金属模和下金属模从上下方向夹住上述散热片而冲压加工形成上述台阶部；以及在该台阶部上配合保持上述热导管。
根据本发明，能够提供制造简单、低成本且导热面积大的散热器。
附图说明
图1是表示本发明的优选第一实施方式的散热器的立体图。
图2(a)是形成台阶部的上一图1所示的散热片的放大立体图；图2(b)是形成台阶部的散热片的扩大立体图；图2(c)是表示在图1所示的散热器的部分纵向截面上的热流的图；图2(d)是其俯视图；图2(e)是说明其热流的图。
图3是表示本发明的第二实施方式的散热器的立体图。
图4是表示本发明的第三实施方式的散热器的立体图。
图5(a)是从热源一侧观察图4所示的散热器的图；图5(b)是其侧视图；图5(c)是从热导管另外一端侧观察的图；图5(d)是图5(b)的放大侧视图；图5(e)是其纵向截面图；图5(f)是说明其热流的图。
图6是表示图4所示的散热器的制造方法的详细的一个例子的概略图。
图7是表示紧接着图6进行的制造方法的一个例子的概略图。
图8是表示紧接着图7进行的制造方法的一个例子的概略图。
图9(a)是本发明的第四实施方式的形成台阶部的上一散热片的放大立体图；图9(b)是形成台阶部的散热片的放大立体图；图9(c)是表示本发明的第四实施方式的在散热器的部分纵向截面的热流的图；图9(d)是其俯视图；图9(e)是说明其热流的图。
图10(a)是表示本发明的第五实施方式的散热器的侧视图；图10(b)是其纵向截面图；图10(c)是说明其热流的图。
图11(a)是表示现有的散热器的一个例子的纵向截面图，图11(b)是表示现有的散热器的其它例子的立体图。
图中：
1-散热器，2-热导管，3-散热片，3m-峰部，3v-谷部，4-台阶部，5-保持基板。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的适宜的实施方式。
图1是表示本发明的优选第一实施方式的散热器的立体图。
如图1所示，涉及第一实施方式的散热器1，具备：封入工作液并从热源向散热方向(图1中为从左斜上至右斜下的方向)延伸出规定长度的热导管2；以及沿着该热导管2的长度方向形成为波状(折皱状)的一体的散热片3。
热导管2，在高散热性的Cu等的金属制的管内封入水或酒精等工作液，利用该工作液的蒸发、凝结等的相变传送热量。由于工作液是减压封入的，因此由极小的温度差引起相变，热量利用蒸汽以接近音速的速度传递，凝结的工作液利用设在管内壁的吸油绳(毛细管构造)的毛细管现象而回流。由此，热导管2将热量从一个端部(图1中为左斜上部分)传递至另一端部(图1中为右斜下部分)。
作为热导管，横向截面不限于圆形，也可以使用形成为椭圆形、长方形等扁平状的导热管。在本实施方式中使用了横向截面为长方形的热导管2。
散热片3由高散热性的Al或Cu等具有导热性的条状的一张板材构成。在本实施例中，使用了以连续的矩形形状的峰部(凸部)3m和矩形形状的谷部(凹部)3v的方式将整体形成为波状的散热片3。另外，在图1中表示了将峰部3m或谷部3v的间距(沿导热管2的长度方向的长度)大致做成等间距的例子。
在散热片3的各个峰部3m的中央部分，以将净尺寸做成与热导管2的外径大致相同的方式，能够分别与各个峰部3m一体地形成用于配合保持热导管2的台阶部(热导管接合槽)4。各个台阶部4比各个峰部3m低一阶地形成。若更详细的讲，各个台阶部4形成为，在配合保持热导管2时，能够使热导管2的宽面(上面或下面)和各个峰部3m的顶面相吻合。
各个台阶部4，分别在各个峰部3m与热导管2的横向截面形状相吻合地沿着热导管2的两侧2s、2s被切断，并能够在谷部3v方向上保持规定高度地折入而形成。
更详细为，这些台阶部4形成为，使其最远面端部(面端部)4e、4e(下述图2(b)所示的灰色部分)向折入的各个峰部3m的外方(散热方向，或在图1中为左斜上至右斜下的方向)展开而延伸至外方，并能够保持热导管2。由此，各个台阶部4的两端部4e、4e形成为具有向热导管2的长度方向突出而与热导管的宽面接触的突出导热面4h。即，各个台阶部4的两端部4e、4e为向各个台阶部4的外方突出的翅片突出部4t。
再有，散热器1具备覆盖配合保持在散热片3的各个台阶部4的热导管2，并能够与散热片3的各个峰部3m叠合而接合的保持基板(基体)5。作为保持基板5，最好使用轻量且高散热性的Al等的金属制基板(例如铝板)。
虽然在下面利用图6～图8说明了涉及本实施方式的散热器的更为详细的制造方法，但是在这里使用图2(a)及图2(b)来简单说明散热器1的制造方法。
首先，准备具有导热性的Al薄板等条状板材。对该板材实施弯折加工等，如图2(a)所示，沿着其长度方向形成峰部3m和谷部3v而形成散热片毛坯3p。
为了在该散热片毛坯3p的各个峰部3m上分别形成台阶部4，使用与热导管2(参照图1)大致相同形状的凸部件21，在各个峰部3m进行切槽而进行剪切加工，并使用金属模进行从上按压的压曲加工。
由此，如图2(b)所示地一并形成台阶部4和突出导热面4h而形成散热片3。台阶部4的突出导热面4h，在按压各个峰部3m时，利用各个峰部3m的压曲部位横向(热导管2的长度方向)变宽而形成，能够确保宽的导热面积。
其次，将热导管2配合保持在散热片3的各个台阶部4上。此时，如图1的下侧所示，使热导管2的一个端部比另一端部较长地从散热片3突出。以覆盖该突出的热导管2的一个端部的方式，设置电器零件或光零件等热源。
另外，若将保持基板5叠合而接合在散热片3的各个峰部3m上，能够得到图1的下侧及图2(d)所示的散热器1。
说明第一实施方式的作用。
在散热器1中，热源产生的热量从热导管2的一个端部向另一端部传递。在这里，说明了观察远离热源的部位上的散热，忽视热源至保持基板(铝板)5的热传递，看作仅是利用热导管2进行热传递的场合。
如图2(c)所示，散热器1中热导管2和散热片3直接接触。因此，了解到热源产生的热量如热流h2所示地从热导管2直接传递到散热片3，导热良好。当然，作为热传递路径，也从热导管2通过保持基板进行散热(图2(e))。
这样，由于散热器1在波状地形成一体的散热片3的各个台阶部4上配合保持有热导管2，因此与如以往那样将多个单体片组合的散热器相比，能够连续地生产散热片3，且不需要组装时的翅片间距管理。从而，散热器1，组装方便且制造简单，并适于批量生产。
另外，由于散热器1是即使为了轻量化而将散热片3做成薄板(例如厚度约为0.1mm)也能够使散热片独立的构造，因此适合低成本且大批量生产，并具有足够的机械强度。
再有，散热器1，由于在没有形成切除的台阶部的场合，将散热片3的台阶部4的底面4b(图2(b)所示的夹在两个灰色部分的白色部分的面)做成与热导管2接触的导热面，且能够将台阶部4的一部分作为导热面而有效灵活利用，因此主要能够使散热片3具有散热功能，且散热性高。
并且，由于散热器1在台阶部4的两侧形成突出导热面4h，因而成为通过这些导热面与热导管2接触，来进行热导管2和散热片3的热传递，从而容易散热的构造。因此，散热器1，比起以往能够大幅扩大散热面积，且能进一步提高散热性。
在散热器1中，由于将热导管2嵌入在形成于波状的散热片3上的一个直线上的台阶部4上，因此组装时使热导管2自身成为自动夹具(夹具)，即使从组装后发挥散热器1的构架的作用的方面，制造也简单，并能提高机械强度。
由于散热器1形成为波状，因而可以简单地改变峰部3m或谷部3v的间距、高度、深度(例如，若在峰部3m或谷部3v划分形成的空间内能够通过空气，则使间距变小，反之则使间距变大)。因此，能够简单且正确地制造峰部3m或谷部3v为等间距的散热片3，且能够根据热源、具备热源的电器产品或光产品的种类来更换散热片。
该散热器1尤其适合利用自然对流的热源的冷却。当然，也可以将散热器1用于风扇等所进行的热源的强制冷却。
在散热器1中，由于使用横向截面形成长方形等的扁平状的热导管2，所以若与横向截面为圆形的相比，能够进一步减小热导管2自身占有的空间，且能够扩大与散热片3的接触面积，并能够稳定地保持散热器3上。
由于散热器1还具备保持基板5，因此能够进一步提高散热性，并能够使热导管2更加坚固地固定在散热片3上。
其次，说明第二实施方式。
如图3所示，涉及第二实施方式的散热器31是将多个(图3中为4个)图1的散热器1在宽度方向进行排列，并能够使俯视形状大致为正方形形状的设备。即散热器31是准备多套以热导管2、散热片3及保持基板5作为一套的基本构造，并将这些平行地接合的设备。
在作为散热器31的一个端部的各个保持基板5上，以将各个热导管2的突出的一个端部嵌入(插入)的方式设置热源H。还有，在散热器31中，以覆盖设在各个保持基板5上的全部散热片3和热源H的方式，在这些散热片3和热源H上叠合地接合高散热性的Al等的金属制箔片材料32。
该散热器31，例如，配置在液晶显示器具备的液晶背景灯的里面而使用。液晶背景灯，由于将白色LED(发光二极管)阵列等的光源设在导光板的侧部或上部，该光源作为上述的热源H。
特别地，使用白色LED等半导体元件的光源，能够限定可工作温度，不必因冷却而使液晶显示器内充满热量。若使用散热器31，则在液晶显示器等的具有比较大的冷却面积的电器产品或光产品中，薄而轻，并使热源H产生的热量进行散热从而能够冷却热源H。
在散热器31中，由于还具备箔片材料32，因此在热源H产生的热量能够通过各热导管2、各散热片3从箔片材料32散热，因而能够进一步提高散热性。
另外，如图4及图5(a)～图5(e)所示的涉及第三实施方式的散热器41，使在图3的散热器31中分割的各个散热片3一体地形成大面积化的散热片43的同时，也可以使分割的各个保持基板5一体地形成大面积化的保持基板45。
如图5(f)所示，散热器41的热流为，热源H产生的热量从铝板(保持基板45)进行散热，再从翅片(散热片43)进行散热。另外，由热源产生的热量，通过各个热导管2从翅片(散热片43)进行散热的，且从铝板(保持基板45)的另一端(铝板端)进行散热。
在这里，使用图6～图8进一步详细说明散热器41的制造方法的一个例子。
首先，如图6所示，准备将具有导热性的Al薄板等条状宽度比较宽的(本实施方式中宽度约为400mm)板材61卷起的卷62。由该卷62送出板材61，由NC-辊63将输送的板材61逐渐输送至下游侧。再有，通过使板材61经过设在NC-辊63的下游侧上下的波形形成用辊64、64之间，沿着板材61的长度方向形成峰部3m和谷部3v。之后，由设在波形形成用辊64、64的下游侧上下的切断机65、65将形成波状的板材61按照规定长度进行隔断，从而形成波状的散热片毛坯43p。
其次，如图7所示，预先准备形成(或设置)多个与热导管2(参照图1)相同形状的凸部件72的上金属模71u；以及形成用于形成台阶部4的台阶部形成部件73的下金属模71d。利用这些上金属模71u和下金属模71d从上下方向夹散热片毛坯43p。此时，最好在下金属模71d上放置散热片毛坯43p后，使上金属模71u加压而叠合在下金属模71d上。由此，进行冲压加工(剪切加工+压曲加工)一并形成台阶部4和突出导热面4h，从而形成散热片43。
此后，如图8所示，在散热片43的各台阶部4上配合保持热导管2。在保持基板45上设置两面带或粘接剂等的粘接部件82，在其上面设置配合保持有热导管2的散热片43。另一方面，准备使槽83与散热片43的波状相吻合地形成的组装用上金属模81u；以及作为支撑台的组装用下金属模81d。作为粘接部件82，为了进一步提高散热性，最好使用具有导电性的粘接剂。
另外，由这些组装用上金属模81u和组装用下金属模81d，从上下方向夹保持基板45、粘接部件82以及配合保持热导管2的散热片43，若在常温或高温冲压加压，则能够接合保持基板45和配合保持热导管2的散热片43，并能够得到如图4所示的散热器41。
根据涉及本实施方式的散热器的制造方法，不仅是图1所示的具有小面积的散热器1，如图4所示的具有大面积的散热器41也能够按照金属模尺寸简单地制造。
另外，如图9(a)所示的第四实施方式，可以切割散热片毛坯43p的峰部3m(斜线部分)，使用如图9(b)所示的形成台阶部94的散热片93。
如图9(c)所示，在使用该散热片93的散热器91中，认为与图2(c)相同条件的场合，由热源产生的热量如热流h9从热导管2通过铝板(保持基板45)传递到翅片(散热片93)，并从铝板(保持基板45)和翅片(散热片93)两者进行散热(图9(e))。因此，虽然散热器91与图1的散热器1相比在热传递上差一些，但是除此之外能够得到大致相同的作用效果，具有充分的散热性。
如图10(a)及图10(b)所示的涉及第五实施方式的散热器101是，最好是使热源H与热导管2稍微隔开，热源H和热导管2不直接接合，而通过保持基板45进行热传递的构造。
散热器101的热流，如图10(c)所示，由热源H产生的热量从铝板(保持基板45)散热，再从翅片(散热片43)散热。另外，由热源H产生的热量，通过各个热导管2从翅片(散热片43)散热的同时，从铝板(保持基板45)的另外一端(铝板端)散热。
散热器101，虽然在热传递上与图4及图5(a)～图5(e)的散热器41相比差一些，但是有不容易在有热导管2的部位和没有热导管2的部位产生温度的参差不齐的优点。
在上述实施方式中，虽然说明了将形成散热器的台阶部的纵向截面形成矩形形状，但是也可以做成仅凹进的台阶部。
Claims (3)
1.一种散热器，其特征在于，具备：
保持基板；
封入工作液并从热源向散热方向延伸出规定长度的热导管；以及
沿着上述热导管的长度方向形成，且以在向上述保持基板形成为凸状的峰部和形成为凹状的谷部连续的波状一体形成的散热片，
上述散热片具有多个用于配合保持上述热导管的台阶部，
上述保持基板以覆盖配合保持在上述散热片的上述台阶部上的上述热导管的上表面和上述峰部的顶面的方式，叠合并接合在上述散热片上，
上述台阶部在各个上述峰部的顶面沿着上述热导管的宽度被切断，且向上述热导管的长度方向的两侧突出地折入而形成，
上述热导管的上表面与上述峰部的顶面一致，并且上述热导管在上述台阶部向其长度方向配合保持。
2.根据上述权利要求1所述的散热器，其特征在于，
上述热导管的横向截面形成为椭圆形或矩形等的扁平状。
3.一种散热器的制造方法，制造根据权利要求1或2所述的散热器，其特征在于，
在具有导热性的条状的板材上沿着其长度方向形成峰部和谷部并形成散热片；在上金属模中形成与上述热导管相同形状的凸部件；在下金属模中形成用于形成上述台阶部的台阶部形成部件；利用上金属模和下金属模从上下方向夹住上述散热片而冲压加工形成上述台阶部；以及在该台阶部上配合保持上述热导管。
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