CN101927304A - 散热装置的制造方法及散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种散热装置的制造方法及散热装置。该散热装置的制造方法具有第一工序：相对于形成有在两侧面分别具有突起或凹部且上部开放的槽的基座，从其开放部将直径小于所述槽的开放部的端部间隔的导管安装在槽中。接着，从所述槽的开放部的上方挤压所述导管以使导管的上部沿槽的开放部的水平面变形，并且使导管的两侧部沿槽的两侧部的内表面变形。在该第二工序中导管的两侧部卡止在所述突起或凹部。

Description

散热装置的制造方法及散热装置
技术领域
本发明涉及冷却发热部件的散热装置的制造方法及散热装置。
背景技术
为了冷却半导体等发热部件，有时采用水箱型(ラジエ一タ型)散热装置。作为这样的散热装置，例如公开有这样的结构，即在散热装置的基座上形成将上部开放的沟道(槽)，沟道具有其开放部的端部的间隔小于沟道底部的间隔的锥状，在该沟道上通过压力嵌合导管，以使导管变形成与基座表面大致一致的平坦面，并在该平坦面接触发热部件而冷却发热部件(日本特表平11-510962号公报)。
在上述的散热装置结构中，由于槽构成为开放部的端部间隔与导管的直径相等，因此必须精细加工槽或导管。另外，当在槽中插入导管时，由于导管与槽的侧面接触，因此导管有可能受到损伤。特别是，如果槽的加工精度差而槽的开放端的间隔小于导管直径，则在槽中插入导管时，导管与槽的侧面摩擦而导管受到损伤，因此，若长时间使用散热装置，则散热装置的伤痕逐年恶化，该伤痕有可能产生裂缝裂开而使水泄漏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热装置的制造方法及散热装置，在基座上安装导管时，设置在散热装置的基座的槽的侧面与导管不会接触而使导管免受损伤。
本发明的散热装置的制造方法具有第一工序和第二工序，在第一工序中，相对于形成有上部开放的槽的基座，从其开放部将直径小于所述槽的开放部的端部间隔的导管安装在槽中，该槽在两侧面分别具有沿着长度方向延伸且在面上具有不规则的形状的部分，这些部分例如为突起或凹部；在第二工序中，从所述槽的开放部的上方挤压所述导管以使导管的上部沿槽的开放部的水平面变形，并且使导管的两侧部沿槽的两侧部的内表面变形，由此，导管的两侧部卡止在所述突起或凹部。作为所述导管，能够使用在内部封入有流体的导管。
根据这样的结构，与基座等的加工精度的好坏无关，能够在设置于基座的槽中安装导管而导管不受到损伤。另外，当对导管进行变形加工时，由于导管的两侧面卡止在设置于槽的突起或凹部，因此能够不使用粘结剂等在槽内固定导管。另外，能够通过在导管内封入流体挤压导管，使流体的压力均匀地施加在导管的内表面。由此，能够使导管变形为其外周面与槽的两侧面和底面的整体抵接。
在本发明的散热装置的制造方法的实施方式中，能够构成为如下。
所述第二工序具有：
在所述槽的开放部设置具有沿上下方向引导挤压夹具的导向面的导向夹具的第三工序；以及
沿着在所述第三工序中设置的导向夹具的导向面向下方引导所述挤压夹具，并利用挤压夹具的挤压面挤压所述导管的上部，由此使该导管的上部沿槽的开放部的水平面变形的第四工序。
在本发明的散热装置的制造方法的其他实施方式中，能够构成为如下。
具有第五工序：将所述导管的上部或所述基座的上部切削，以使在所述第二工序中变形的导管的上部与所述槽的开放部的水平面一致。
附图说明
图1(A)和图1(B)分别是通过本发明的制造方法制造的散热装置的基座和导管的立体图以及散热装置的基座和导管的主视图的局部放大图；
图2是用于说明散热装置的制造方法的流程图；
图3(A)～图3(F)是散热装置的组装图；
图4(A)和图4(B)分别是散热装置单体的示意图和安装有发热部件的散热装置的示意图；
图5(A)～图5(C)是表示槽的其他结构例子的主视图。
具体实施方式
图1A是通过本发明的制造方法制造的散热装置的基座和导管的立体图，图1B是散热装置的基座和导管的主视图的局部放大图。
如图1A所示，散热装置1包括基座3、导管7A和导管7B。
基座3是由铝或铝合金制成的金属块(板)，在基座3设有槽5A和槽5B，该槽5A和槽5B在使半导体(例如IGBT)等发热部件9(参照图4B)抵接的抵接面3A侧具有开放端(开放面)。在该槽5A中安装导管7A，在槽5B中安装导管7B。另外，槽5A和槽5B被设置在与发热部件9的底面抵接的位置，以便在抵接面3A抵接发热部件9时，通过与发热部件9的底面抵接的导管7A和导管7B能够有效地冷却发热部件9。即，导管7A和导管7B被设置为关于抵接面3A的长度方向的中心线C线对称。导管7A和导管7B的长度与基座3的宽度方向的边长L相等。
另外，抵接面3A比发热部件9的底面宽(参照图4B)，在抵接面3A的各角部的附近，设有用于安装发热部件9的四个螺纹孔4A，4B，4C，4D。
另外，抵接面3A被槽5A和槽5B分割为三个面3A1，3A2，3A3，在以下的说明中将这三个面统称为抵接面3A。
导管7A和导管7B为铜制，是剖面为圆形的直管。导管7A和导管7B的内部，在制造时封入有流体，在使用时流通用于冷却发热部件9的流体而作为热导管来使用。导管7A和导管7B的全长比槽5A和槽5B的长度L长。导管7A和导管7B的全长可以根据散热装置1的用途、安装场所设定。
槽5A和槽5B具有相同的剖面形状。另外，导管7A和导管7B具有相同的剖面形状。在以下的说明中，为了简化说明，主要说明槽5A和导管7A，但是，对于槽5B和导管7B也进行同样的加工。如图1B所示，槽5A的剖面为矩形，由均为平面状的侧面51A、侧面51B和底面51C构成。侧面51A与底面51C之间的角部51D以及侧面51B与底面51C之间的角部51E被加工成曲面状。在槽5A的抵接面3A侧的开放部中，将与抵接面3A平行的水平面称为开放面51F(在图1B中用双点划线表示开放面51F)。
另外，在侧面51A和侧面51B的上端部(与开放面51F相接的部分)，形成有剖面为Λ(λ)形的突起53A和突起53B。突起53A和突起53B用于卡止安装在槽5A而变形的导管。突起53A和突起53B沿着槽设置，其长度(纵深)用L来表示。
另外，优选将突起的前端和根部加工成弧形状。由此，能够防止金属模被破坏，而且在使导管变形时，能够防止导管的外周面受到损伤。
槽5A的开放部的端部间隔即槽5A的开放长度W大于导管7A的直径D。另外，相对的侧面51A和侧面51B之间的宽度Y大于所述开放长度W。而且，槽5A的深度(开放面51F与底面51C之间的距离)F小于导管7A的直径D。
由于基座3的槽5A和导管7A的尺寸被设定在如上所述的尺寸，因此，即使槽的加工精度差而尺寸多少有些偏差，在槽5A中安装导管7A时，导管7A不会与槽5A的侧面和突起发生摩擦。
导管7A的周长与包括开放面51F的槽5A的周长大致相等。另外，虽然以使槽5A的两侧面51A，51B和底面51C(称为槽5A的内表面)与导管7A的外周面整体抵接的方式进行变形加工，但是，根据导管7A的材质、槽5A的形状不同，可能导管7A的一部分未与槽5A的内表面抵接。因此，优选通过对导管7A进行变形加工的实验来确定导管7A的周长、包括开放面51F的槽5A的周长及槽5A的剖面形状，以便使变形加工后的导管7A的上表面成为与开放面51F一致的面，并且尽量使导管7A的侧面和底面与槽的内表面抵接。
接着，说明散热装置的制造(组装)方法。关于制造方法，也主要说明导管7A和槽5A，但是，对于导管7B和槽5B也进行相同的加工。
首先，如图2所示，在安装于基座3的导管7A的内部封入流体(S1)。具体地讲，在图1A所示的导管7A的一侧开口部7A1，安装能够封入流体而使其不泄露的栓(未图示)。作为封入导管内的流体，优选例如水、油等液体，细的粒状粉体，或者高压空气等气体。当封入液体时，使流体流入导管，一旦灌满了导管，则在导管的另一侧开口部7A2安装栓以使流体封入导管内。另外，当封入高压气体时，在导管7A的开口部7A1，7A2安装栓(未图示)，使用专用工具(未图示)将气体封入导管内即可。
这样，通过预先在导管内封入流体，挤压导管的外周面时，由于流体的压力均匀地施加在导管的内表面，因此，能够使导管变形得其外周面与槽的两侧面和底面的整体抵接。
另外，根据导管7A的材质、槽5A的剖面形状，也有即使不在导管内封入流体，使导管变形得其外周面与槽的两侧面和底面的整体抵接的情况。在该情况下，不需要步骤S1的封入流体的处理、后述的步骤S7的取出流体的处理。
接着，如图3A和图3B所示，在基座3的槽5A嵌入(安装)导管7A(S2)。此时，由于槽5A的宽度W大于导管7A的直径D，因此，不会因槽5A与导管7A接触而导管7A的外周面受到损伤。
接着，在槽5A的开放面51F的周围设置导向夹具11A和导向夹具11B(S3)。如图3C所示，该导向夹具是用于在上下方向引导挤压夹具13的夹具，由长方体状的钢材制成，其长度大于或等于槽5A和槽5B的长度L。另外，挤压夹具13是用于挤压导管7A的夹具，由长方体状的钢材制成，其长度大于或等于槽5A和槽5B的长度L。通过沿着开放面51F的周围设置导向夹具11A和导向夹具11B，能够防止在使用挤压夹具13从开放面51F侧挤压导管7A时，导管7A的一部分超过开放面51F而突出在基座3的抵接面3A上。
如图3C所示，在导向夹具11A与导向夹具11B之间设置挤压夹具13(S4)。接着，如图3D所示，使挤压夹具13沿着导向夹具11A和导向夹具11B滑移，从槽的上方挤压导管7A。从而，使导管7A变形为导管7A的上部成为与开放面51F一致的面，其他部分与槽5A的两侧面51A，51B和底面51C抵接，由突起53A，53B卡止导管的上部。
另外，挤压夹具13不限于图3所示的形状，例如可以是能够沿着导向夹具11A和导向夹具11B移动的、具有辊状的挤压面的装置。当基座3构成为长度L更长的形状以便在基座3安装多个发热部件9时，使用由长方体状的钢材制成的挤压夹具13难以一下子使导管7A变形。在这样的情况下，能够通过使辊状的挤压夹具沿着导向夹具11A，11B移动并挤压导管7A，使导管7A的整体发生变形，使导管7A的形状构成为其平面7A3与槽5A的开放面51F一致。
如果导管7A的变形结束，则撤去导向夹具11A、导向夹具11B和挤压夹具13(S6)。然后，卸下安装在导管7A两端的栓，取出导管7A内的流体(S7)。通过步骤S5的变形加工，导管7A被突起53A和突起53B卡止，因此导管7A不会从槽5A中脱落。
根据槽5A与导管7A的尺寸关系，或者增加或减少步骤S5中的挤压力，如图3E所示，变形加工后的导管7A比开放面51F突出；或者，如图3F所示，变形加工后的导管7A比开放面51F更向槽5A的内侧陷入，即导管7A的平面7A3、导管7B的平面7B3与基座3的抵接面3A不形成同一平面。在这样的情况下，对导管7A(导管7B)或基座3的抵接面3A的至少一方进行切削加工，使得导管7A的平面7A3、导管7B的平面7B3与基座3的抵接面3A形成同一平面(S8)。
如图3E所示，当导管7A比开放面51F突出时，主要切削导管7A即可。另外，如图3F所示，当导管7A比开放面51F更向槽5A的内侧陷入时，主要切削基座3的抵接面3A即可。通过这样的切削加工，能够由导管7A的平面7A3、导管7B的平面7B3和基座3的抵接面3A形成同一平面。这样，通过将散热装置的上表面加工成平面，能够使发热部件9的底面紧密贴合，能够可靠地冷却发热部件9。
另外，如果切削导管7A，则有必要使用厚度比被切削的厚度厚的导管，以便在切削后导管不开口。另外，在步骤S5中，如果由导管7A的平面7A3、导管7B的平面7B3和基座3的抵接面3A形成同一平面，则在步骤S8中不需要进行切削加工。
如果导管7A和导管7B的变形加工和切削加工结束，则如图4A所示完成散热装置1的制造。
在使用散热装置1时，如图4B所示，在散热装置1的上表面(基座3的抵接面3A)上抵接发热部件(作为一个例子图示IGBT模块)9的底面，并将螺丝10A～10D安装在螺纹孔4A～4D，以固定发热部件9即可。
如果仅使用一个散热装置1，则使用未图示的连接导管来连接导管7A的开口部7A1和导管7B的开口部7B1。另外，将导管7A的开口部7A2和导管7B的开口部7B2经由未图示的连接导管或者直接与泵(未图示)连接，使流体流通(循环)在导管7A和导管7B的内部，以冷却发热部件9即可。
另外，如果使用多个散热装置1，则将散热装置1排列并使用未图示的连接导管连接各导管7A和导管7B的开口部。另外，将任一个导管与泵连接。然后，利用该泵，将流体流通(循环)在各散热装置1的导管7A和导管7B的内部，以冷却各发热部件9即可。另外，也能够使散热装置1的长度L更长，在一个散热装置上安装多个发热部件9。
接着，设置在基座3的槽5A的侧面51A和侧面51B的突起位置不限于图1和图3所示的位置，只要能够卡止导管7A，可以是其他位置。例如，如图5A所示，在比槽5A2的侧面51A2和侧面51B2的上端部低的位置，即在不与开放面51F2相接的位置设置突起53A2和突起53B2即可。此时，将突起加工成其剖面形状为前端圆滑的形状，例如泪珠形状、弧形状即可。通过在如上所述的位置设置突起，当使导管7A变形时，由于突起53A2和突起53B2陷入导管7A，因此能够将导管7A可靠地固定在槽5A2内。
另外，可以在槽的侧面设置凹部，而不是突起。凹部设置在比槽的侧面的上端部低的位置即不与槽的开放面相接的位置即可。例如，如图5B所示，在槽5A3的侧面51A3与侧面51B3的中间部设置凹部53A3和凹部53B3即可。另外，如图5C所示，也可以在槽5A4的侧面51A4与侧面51B4的下端部(底面51C侧)设置凹部53A4和凹部53B4。这样，通过在槽的侧面设置凹部，由于导管变形而陷入凹部，因此，利用凹部的上部突出的部分使导管7A卡止在槽内。因此，能够将导管7A可靠地固定在槽5A3和槽5A4内。
图5所示的突起或凹部也可间断地设置在槽的纵深方向上。通过使突起或凹部形成为这种形状，能够可靠地防止导管7A向基座3的侧面3S1或侧面3S2的方向错移。
另外，优选将突起或凹部的前端、根部的部分加工成弧形状。由此，能够防止金属模受到损伤，而且，在使导管变形时，能够防止导管的外周面受到损伤。
另外，如果将设置在基座3的槽形成为图5所示的形状，如基于图1B说明的那样，从槽的上部的开放面侧(抵接面3A侧)看到的两侧面间(突起53A2与突起53B2之间、侧面51A3与侧面51B3之间以及侧面51A4与侧面51B4之间)的开放长度W大于导管7A的直径D。另外，除了突起53A2和突起53B2的侧面51A2与侧面51B2之间的宽度Y，或者两个凹部之间(凹部53A3与凹部53B3之间以及凹部53A4与凹部53B4之间)的宽度X大于上述开放长度W。而且，槽5A的深度(开放面51F与底面51C之间的距离)F小于导管7A的直径D。
另外，通过对导管进行变形加工的试验，确定导管7A的周长、包括开放面的槽的周长及槽的剖面形状，以便使导管7A的上表面成为与开放面51F一致的面，并且使导管的周面尽量抵接在槽的周面。
在以上的说明中，说明了在基座上安装两个导管的结构，但是本发明不限于此，只要导管与发热部件的底面抵接并能够有效地进行冷却，可以采用一个导管，也可以采用多个导管。
另外，关于基座、导管、导向夹具及挤压夹具的材质，只要能够有效地使导管变形，而且能够有效地使发热部件冷却，也可以采用其他材质。

Claims (11)

1.一种散热装置的制造方法，其特征在于，具有：
第一工序，相对于形成有上部开放的槽的基座，从其开放部将直径小于所述槽的开放部的端部间隔的导管安装在槽中，该槽在两侧面分别具有沿着长度方向延伸且在面上具有不规则的形状的部分；以及
第二工序，从所述槽的开放部的上方挤压所述导管以使导管的上部沿槽的开放部的水平面变形，并且使导管的两侧部沿槽的两侧部的内表面变形，由此，导管的两侧部卡止在所述部分；
通过将导管安装在形成于基座的槽中，制造散热装置。
2.如权利要求1所述的散热装置的制造方法，其特征在于，
所述部分为突起。
3.如权利要求1所述的散热装置的制造方法，其特征在于，
所述部分为凹部。
4.如权利要求1所述的散热装置的制造方法，其特征在于，
在所述第一工序中，所述导管是封入有流体的导管。
5.如权利要求1所述的散热装置的制造方法，其特征在于，
所述第二工序具有：
在所述槽的开放部设置具有沿上下方向引导挤压夹具的导向面的导向夹具的第三工序；以及
沿着在所述第三工序中设置的导向夹具的导向面向下方引导所述挤压夹具，并利用挤压夹具的挤压面挤压所述导管的上部，由此使该导管的上部沿槽的开放部的水平面变形的第四工序。
6.如权利要求1所述散热装置的制造方法，其特征在于，
具有第五工序：将所述导管的上部或所述基座的上部切削，以使在所述第二工序中变形的导管的上部与所述槽的开放部的水平面一致。
7.如权利要求1所述的散热装置的制造方法，其特征在于，
所述突起或凹部分别设置在所述槽的两侧面中不与开放部相接的位置。
8.根据权利要求1的制造方法制造的散热装置。
9.根据权利要求2的制造方法制造的散热装置。
10.根据权利要求3的制造方法制造的散热装置。
11.根据权利要求4的制造方法制造的散热装置。
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