CN107438350B - 一种被动式散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种被动式散热器，包括：盒体和散热片，所述盒体与散热片通过结合部以嵌件压铸的方式成型为一体，通过对局部温度节点进行强化散热，提高了现有散热器的结构强度和散热性能。本发明还公开了一种上述被动式散热器的制造方法，包括：S1通过铝型材挤压方法制造所述散热片，保温；S2所述散热片放置于所述盒体的模腔内压铸；S3淬火处理。

Description

一种被动式散热器
技术领域
本发明涉及散热领域，具体涉及一种被动式散热器及其制造方法。
背景技术
被动式散热器由于不含风扇，靠空气流动带走热量，从而实现零噪音，而被广泛适用在通讯电子设备、太阳能设备、军工电子设备等领域。随着技术的发展，设备功率越来越大，设备体积要求越来越小，重量越来越轻，对被动式散热器提出了更高的要求。
被动式散热器一般包括盒体和散热片，通常有铝压铸型或铝挤型。但是压铸材料的导热效果较差，由于方法限制，铝压铸型散热片鳍片不能做到近似于铝挤型散热片那样的小频距、多鳍片的高密度形状，某种程度上影响了散热效能，尤其是在热量集中的环境下，温度集中点没能把热量快速散去，影响了相关电子产品芯片的散热需求，从而影响了产品效能。
虽然相对压铸材料，铝挤型材的导热效果较好，但是，一些较大的基板无法用铝挤方法制造；另一方面，如果基板的内腔有多种尺寸要求，铝挤方法制造的产品还需要二次加工，工序繁琐，成本较高。
故申请号为201210085355.6的发明专利公开了一种射频拉远单元及其制造方法，所述单元包括：散热齿，用于散热，并且所述散热齿通过合金材料挤压或机械加工成型；箱体，用于容置放热设备，所述箱体具有基板，所述箱体为熔融后的合金材料与所述散热齿通过嵌件压铸方式成型，将所述散热齿与所述基板成型为一体；并且所述放热设备产生的热量通过所述基板传导给所述散热齿散热。
但是该发明散热齿与基板结合时需要一一排列，费时费力，压铸时还可能会使某个散热齿位置偏移；另外散热齿与基板一体成型的结合部结构简单，无法有效增加散热齿与基板的牢固程度，可能会导致散热齿松动或脱离，进而影响散热器的散热性能和美观。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种针对局部温度节点进行强化散热的被动式散热器，散热片和盒体一体成型，提高现有散热器的结构强度和散热性能。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种上述被动式散热器的制造方法，可以进一步提高被动式散热器的导热性能。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种被动式散热器，包括用于容置放热设备的盒体和散热片，所述散热片包括结合部和第二散热齿，所述结合部与第二散热齿通过铝合金材料挤压一体成型，所述盒体与散热片通过结合部以嵌件压铸的方式成型为一体。
进一步地，所述盒体，包括用于散热的第一散热齿、基座和用于固定所述散热片的凹槽，所述基座包括上表面和下表面，上表面延伸地形成有多个互相平行设置的所述第一散热齿，下表面用于容置所述放热设备，所述散热片设置在所述凹槽内，所述凹槽设置于上表面，凹槽的位置与所述放热设备的位置相对应，凹槽的形状与所述散热片的形状相适应，所述第一散热齿与基座一体成型。
进一步地，所述第二散热齿的数目有四个，由结合部的一侧互相平行地向外延伸，所述结合部与第二散热齿通过铝合金材料挤压一体成型，所述结合部包括连接板和互相平行地设置在连接板一侧的两个第一竖板和两个第二竖板，其中一个所述第一竖板的端部与其中一个所述第二竖板之间通过第一横板连接，其中一个所述第二竖板与其中另一个所述第二竖板的端部之间通过第二横板连接，所述连接板与其中一个所述第一竖板、第一横板、其中一个所述第二竖板依次连接，合围成两端开口的长方体状第一空腔，连接板与其中一个第二竖板、第二横板、其中另一个第二竖板依次连接，合围成两端开口的长方体状第二空腔。
进一步地，相邻的所述第二竖板之间还设置有加强筋，所述加强筋使所述第二空腔的横截面呈“日”字型。
进一步地，所述被动式散热器根据所述放热设备的面积，包括至少两个所述散热片，至少两个所述散热片拼接排列在所述凹槽内。
进一步地，所述第二散热齿的数目有多个，由结合部的一侧互相平行地向外延伸，所述结合部与第二散热齿通过铝合金材料挤压一体成型，所述结合部包括连接板和互相平行地设置在连接板一侧的至少两个第三竖板，相邻的所述第三竖板的端部之间通过第三横板连接，所述连接板与相邻的所述第三竖板、第三横板，合围成两端开口的长方体状第三空腔，相邻的所述第三竖板之间还设置有加强筋。
一种制造被动式散热器的方法，包括：
S1通过铝型材挤压方法制造所述散热片，保温；
S2所述散热片放置于所述盒体的模腔内压铸；
S3淬火处理。
进一步地，所述步骤S1包括：
S1-1合金配制，合金各元素组分按质量百分比为：Si：1.0～1.5％、Fe： 0.2～0.9％、Mg：1.5～2.5％、Al：余量；合金配制中，Si按铝硅合金加入， Mg、Fe按铁箔包裹纯镁的球状物加入，Al按纯铝加入；
S1-2合金熔炼：按步骤S1-1配制的合金，将纯铝、铝硅合金和铁箔包裹纯镁的球状物加入熔炼炉升温熔化，升温至720～755℃得到铝合金液，备用；
S1-3挤压成型：将步骤S1-2所述的铝合金液降温至430～450℃得到铝锭，盛锭筒和散热片模具加温至420～440℃，对所述铝锭进行挤压，得到粗品；
S1-4对粗品进行淬火处理；
S1-5对步骤S1-4所述的粗品进行锯切，得到如权利要求1中所述的散热片。
进一步地，所述盛锭筒采用分段式加热，按照挤压方向温度依次递减。
进一步地，所述步骤S2包括：
S2-1将步骤S1中制得的散热片放置于压铸模具中的特定位置；
S2-2将S1-2中所述的铝合金液浇入所述盒体的模腔内，合模，加压，使得盒体与散热片成型为一体，压铸的工艺参数：加压压力为50～200MPa，保压时间为10～13s，浇注温度为720～755℃，模具温度为150～180℃。
进一步地，所述步骤S2-1中的特定位置与所述凹槽的位置相对应。
本发明的有益效果：
1、散热片200通过挤压方法制造，制得的第二散热齿220厚度较小、高度较大，间距较小，密度高，散热性能好，设置在凹槽130处，与盒体100 成型为一体，与第一散热齿110形成高低错落状，加强较大放热设备300处的散热性能，同时大大降低了散热器的重量。
2、每个散热片200包括四个第二散热齿220，不需要将第二散热齿220 与盒体100结合时不需要一一排列，省时省力，压铸时也不会使某个第二散热齿220位置偏移。
3、在压铸时，用于压铸成盒体100的铝合金液流入第一空腔216和第二空腔217，使盒体100部分嵌入第一空腔216和第二空腔217中，有效增加了散热片200与盒体100的结合强度，不会导致某个第二散热齿220松动或脱离，保证了散热器的散热性能和美观。
4、通过将散热片200模块化，按需求任意取用和组合，使用灵活方便，不需要更换模具，节约制造成本。
5、按照本制造方法的配比，制得的散热器导热性能优异，从材料上进一步提高了散热器的散热性能。
6、按照本制造方法的配比，可以在一定程度上降低加工温度，节约资源，降低成本。
附图说明
图1为本发明一个优选实施例的散热器的立体结构示意图；
图2为本发明一个优选实施例的盒体立体结构示意图；
图3为本发明一个优选实施例的盒体另一视角的立体结构示意图；
图4为本发明一个优选实施例的散热片的立体结构示意图；
图5为本发明一个优选实施例的散热片的侧视图；
图6为本发明另一个优选实施例的散热片的侧视图；
图7为通过普通压铸方式制得的散热器温度分布示意图；
图8为本发明一个优选实施例的散热器温度分布示意图。
附图标记包括：
100-盒体 110-第一散热齿 120-基座
121-上表面 122-下表面 130-凹槽
200-散热片 210-结合部 211-连接板
212-第一竖板 213-第二竖板 214-第一横板
215-第二横板 216-第一空腔 217-第二空腔
218-加强筋 219-第三竖板 2191-第三横板
2192-第三空腔 220-第二散热齿
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
一种被动式散热器，如图1所示，包括盒体100和设置于盒体100上的散热片200。
如图2所示，盒体100整体大致呈盒状，包括用于散热的第一散热齿110、基座120和用于固定散热片200的凹槽130。
基座120包括上表面121和下表面122，上表面121延伸地形成有多个互相平行设置的第一散热齿110。如图3所示，下表面122用于容置至少一个放热设备300，并使下表面122与放热设备300表面充分接触。
当放热设备300运作时，可通过盒体100吸收放热设备300运作所产生的热能，并将热能快速传导至第一散热齿110和散热片200上来增加散热面积辅助进行散热。
放热设备300可以是中央处理器、影像处理器或芯片等，数量和大小形状不受限制，通常情况下，放热设备300越大，发热量越多，如果不及时散热，将会形成热量集中点，造成局部温度过高，所以需要针对局部温度节点进行强化散热。
上表面121还设置有凹槽130，凹槽130处不设置第一散热齿110，而是用于容置散热片200，凹槽130的位置与较大的放热设备300的位置相对应，凹槽130的形状与散热片200的形状相适应，第一散热齿110与基座120通过压铸一体成型。
如图4所示，散热片200设置在凹槽130内，包括结合部210和第二散热齿220。第二散热齿220向结合部210的一侧延伸，在本实施例中形成了四个互相平行设置的第二散热齿220。结合部210与第二散热齿220通过铝合金材料挤压一体成型。
每个散热片200包括四个第二散热齿220，不需要将第二散热齿220与盒体100结合时不需要一一排列，省时省力，压铸时也不会使某个第二散热齿220位置偏移。
如图5所示，结合部210包括连接板211、第一竖板212、第二竖板213、第一横板214和第二横板215。第二散热齿220设置在连接板211的一侧，第一竖板212、第二竖板213、第一横板214和第二横板215设置在连接板 211的另一侧。
两个第一竖板212和两个第二竖板213互相平行地设置在连接板211的另一侧。其中一个第一竖板212的端部与其中一个第二竖板213之间通过第一横板214连接，其中一个第二竖板213与其中另一个第二竖板213的端部之间通过第二横板215连接。
连接板211与其中一个第一竖板212、第一横板214、其中一个第二竖板 213依次连接，合围成两端开口的长方体状第一空腔216。连接板211与其中一个第二竖板213、第二横板215、其中另一个第二竖板213依次连接，合围成两端开口的长方体状第二空腔217。
在压铸时，用于压铸成盒体100的铝合金液流入第一空腔216和第二空腔217，使盒体100部分嵌入第一空腔216和第二空腔217中，有效增加了散热片200与盒体100的结合强度，不会导致某个第二散热齿220松动或脱离，保证了散热器的散热性能和美观。
由于金属铝重量轻、导热性能好，常被用于制造散热器，本发明的被动式散热器便是以铝为原料。
盒体100通过压铸方法制造，由于压铸方法的限制，第一散热齿110厚度较厚，高度较低，间距较大，散热性能差，只能满足给较小的放热设备300 散热，当放热设备300产生的热量过多时，不能满足产品的散热要求。本实施例中基座120的下表面122固定较大放热设备300的位置，对应的在上表面121设置有散热片200。
散热片200通过挤压方法制造，制得的第二散热齿220厚度较小、高度较大，间距较小，密度高，散热性能好，设置在凹槽130处，与盒体100成型为一体，与第一散热齿110形成高低错落状，加强较大放热设备300处的散热性能，同时大大降低了散热器的重量。
本发明的散热器结合了铝挤型材和铝压铸材料的优势，散热片200和盒体100一体成型，散热效果好，可以根据散热需求，尤其是针对局部温度节点进行强化散热。
图6为通过普通压铸方式制得的散热器温度分布示意图，图7为本实施例的散热器温度分布示意图，对比图6和图7可知，在同等条件下，本实施例的散热器温度更低，说明散热效果明显优于通过普通压铸方式制得的散热器。
实施例2
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于在本实施例中，相邻的第二竖板213之间还设置有加强筋218，加强筋218使第二空腔217的横截面呈“日”字型。
加强筋218一方面进一步增加了散热片200与盒体100的结合强度，另一方面将相邻的第二竖板213之间进一步固定，增加了结合部210的结构张力，使结合部210的结构更加稳固，同时延长了散热器的使用寿命。
实施例3
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于在本实施例中，在本实施例中，将散热片200作为一个模块，当放热设备300较大时，如图4所示，可以采用多个散热片200按需求拼接排列在凹槽130内。
本实施例通过将散热片200模块化，按需求任意取用和组合，使用灵活方便，不需要更换模具，节约制造成本。
实施例4
本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于在本实施例中，在本实施例中，如图6所示，第二散热齿220的数目有多个，由结合部210的一侧互相平行地向外延伸，所述结合部210与第二散热齿220通过铝合金材料挤压一体成型，所述结合部210包括连接板211和互相平行地设置在连接板211 一侧的至少两个第三竖板219，相邻的所述第三竖板219的端部之间通过第三横板2191连接，所述连接板211与相邻的所述第三竖板219、第三横板 2191，合围成两端开口的长方体状第三空腔2192，相邻的所述第三竖板219 之间还设置有加强筋218。
实施例5
本实施例提供一种制造被动式散热器的方法，包括：
S1通过铝型材挤压方法制造所述散热片200，保温；
S2所述散热片200放置于所述盒体100的模腔内压铸；
S3淬火处理。
本实施例采用先将散热片200单独挤压成型，然后将盒体100与散热片 200通过嵌件压铸制成一体，在有效提升散热能力的同时，大大降低了产品的成型难度。本发明的制造方法结合挤压和压铸的优势，散热片200和盒体 100成型为一体，接触紧密，散热效果好，可以根据散热需求，尤其是针对局部温度节点进行强化散热。
步骤S1包括：
S1-1合金配制，合金各元素组分按质量百分比为：Si：1.0％、Fe：0.9％、 Mg：2.0％、Al：余量；合金配制中，Si按铝硅合金加入，Mg、Fe按铁箔包裹纯镁的球状物加入，Al按纯铝加入，按照本实施例的配比，制得的散热器导热性能优异，从材料上进一步提高了散热器的散热性能；
S1-2合金熔炼：按步骤S1-1配制的合金，将纯铝、铝硅合金和铁箔包裹纯镁的球状物加入熔炼炉升温熔化，铁箔包裹纯镁防止镁因温度过高而燃烧，然后升温至720℃得到铝合金液，备用；
S1-3挤压成型：将步骤S1-2所述的铝合金液降温至450℃得到铝锭，盛锭筒和散热片200模具加温至420～440℃，盛锭筒采用分段式加热，按照挤压方向温度依次递减，对所述铝锭进行挤压，得到粗品；
S1-4对粗品进行淬火处理；
S1-5对步骤S1-4所述的粗品进行锯切，得到散热片200。
步骤S2包括：
S2-1将步骤S1中制得的散热片200放置于压铸模具中的与凹槽130的位置相对应特定位置；
S2-2将S1-2中所述的铝合金液浇入所述盒体100的模腔内，合模，加压，使得盒体100与散热片200成型为一体，压铸的工艺参数：加压压力为 50MPa，保压时间为13s，浇注温度为755℃，模具温度为150℃。
实施例6
本实施例与实施例4大致相同，不同之处在于：
步骤S1包括：
S1-1合金配制，合金各元素组分按质量百分比为：Si：1.5％、Fe：0.5％、 Mg：2.5％、Al：余量；合金配制中，Si按铝硅合金加入，Mg、Fe按铁箔包裹纯镁的球状物加入，Al按纯铝加入；
S1-2合金熔炼：按步骤S1-1配制的合金，将纯铝、铝硅合金和铁箔包裹纯镁的球状物加入熔炼炉升温熔化，升温至730℃得到铝合金液，备用；
S1-3挤压成型：将步骤S1-2所述的铝合金液降温至450℃得到铝锭，盛锭筒和散热片200模具加温至420～440℃，对所述铝锭进行挤压，得到粗品；
S1-4对粗品进行淬火处理；
S1-5对步骤S1-4所述的粗品进行锯切，得到散热片200。
步骤S2包括：
S2-1将步骤S1中制得的散热片200放置于压铸模具中的特定位置；
S2-2将S1-2中所述的铝合金液浇入所述盒体100的模腔内，合模，加压，使得盒体100与散热片200成型为一体，压铸的工艺参数：加压压力为 200MPa，保压时间为11s，浇注温度为720℃，模具温度为170℃。
实施例7
本实施例与实施例4大致相同，不同之处在于：
步骤S1包括：
S1-1合金配制，合金各元素组分按质量百分比为：Si：1.3％、Fe：0.2％、 Mg：1.5％、Al：余量；合金配制中，Si按铝硅合金加入，Mg、Fe按铁箔包裹纯镁的球状物加入，Al按纯铝加入；
S1-2合金熔炼：按步骤S1-1配制的合金，将纯铝、铝硅合金和铁箔包裹纯镁的球状物加入熔炼炉升温熔化，升温至755℃得到铝合金液，备用；
S1-3挤压成型：将步骤S1-2所述的铝合金液降温至430℃得到铝锭，盛锭筒和散热片200模具加温至420～440℃，对所述铝锭进行挤压，得到粗品；
S1-4对粗品进行淬火处理；
S1-5对步骤S1-4所述的粗品进行锯切，得到散热片200。
步骤S2包括：
S2-1将步骤S1中制得的散热片200放置于压铸模具中的特定位置；
S2-2将S1-2中所述的铝合金液浇入所述盒体100的模腔内，合模，加压，使得盒体100与散热片200成型为一体，压铸的工艺参数：加压压力为 120MPa，保压时间为10s，浇注温度为730℃，模具温度为180℃。
实施例8
本实施例与实施例4大致相同，不同之处在于：
步骤S1包括：
S1-1合金配制，合金各元素组分按质量百分比为：Si：1.1％、Fe：0.7％、 Mg：1.7％、Al：余量；合金配制中，Si按铝硅合金加入，Mg、Fe按铁箔包裹纯镁的球状物加入，Al按纯铝加入；
S1-2合金熔炼：按步骤S1-1配制的合金，将纯铝、铝硅合金和铁箔包裹纯镁的球状物加入熔炼炉升温熔化，升温至740℃得到铝合金液，备用；
S1-3挤压成型：将步骤S1-2所述的铝合金液降温至440℃得到铝锭，盛锭筒和散热片200模具加温至420～440℃，对所述铝锭进行挤压，得到粗品；
S1-4对粗品进行淬火处理；
S1-5对步骤S1-4所述的粗品进行锯切，得到散热片200。
步骤S2包括：
S2-1将步骤S1中制得的散热片200放置于压铸模具中的特定位置；
S2-2将S1-2中所述的铝合金液浇入所述盒体100的模腔内，合模，加压，使得盒体100与散热片200成型为一体，压铸的工艺参数：加压压力为70MPa，保压时间为10s，浇注温度为740℃，模具温度为160℃。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种被动式散热器，包括用于容置放热设备(300)的盒体(100)和散热片(200)，其特征在于，所述散热片(200)包括结合部(210)和第二散热齿(220)，所述结合部(210)与第二散热齿(220)通过铝合金材料挤压一体成型，所述盒体(100)与散热片(200)通过结合部(210)以嵌件压铸的方式成型为一体；所述盒体(100)，包括用于散热的第一散热齿(110)、基座(120)和用于固定所述散热片(200)的凹槽(130)，所述基座(120)包括上表面(121)和下表面(122)，上表面(121)延伸地形成有多个互相平行设置的所述第一散热齿(110)，下表面(122)用于容置所述放热设备(300)，所述散热片(200)设置在所述凹槽(130)内，所述凹槽(130)设置于上表面(121)，凹槽(130)的位置与所述放热设备(300)的位置相对应，凹槽(130)的形状与所述散热片(200)的形状相适应，所述第一散热齿(110)与基座(120)一体成型。
2.根据权利要求1所述的一种被动式散热器，其特征在于，所述第二散热齿(220)的数目有四个，由结合部(210)的一侧互相平行地向外延伸，所述结合部(210)与第二散热齿(220)通过铝合金材料挤压一体成型，所述结合部(210)包括连接板(211)和互相平行地设置在连接板(211)一侧的两个第一竖板(212)和两个第二竖板(213)，其中一个所述第一竖板(212)的端部与其中一个所述第二竖板(213)之间通过第一横板(214)连接，其中一个所述第二竖板(213)与其中另一个所述第二竖板(213)的端部之间通过第二横板(215)连接，所述连接板(211)与其中一个所述第一竖板(212)、第一横板(214)、其中一个所述第二竖板(213)依次连接，合围成两端开口的长方体状第一空腔(216)，连接板(211)与其中一个第二竖板(213)、第二横板(215)、其中另一个第二竖板(213)依次连接，合围成两端开口的长方体状第二空腔(217)。
3.根据权利要求2所述的被动式散热器，其特征在于，相邻的所述第二竖板(213)之间还设置有加强筋(218)，所述加强筋(218)使所述第二空腔(217)的横截面呈“日”字型。
4.根据权利要求2所述的被动式散热器，其特征在于，所述被动式散热器根据所述放热设备(300)的面积，包括至少两个所述散热片(200)，至少两个所述散热片(200)拼接排列在所述凹槽(130)内。
5.根据权利要求1所述的一种被动式散热器，其特征在于，所述第二散热齿(220)的数目有多个，由结合部(210)的一侧互相平行地向外延伸，所述结合部(210)与第二散热齿(220)通过铝合金材料挤压一体成型，所述结合部(210)包括连接板(211)和互相平行地设置在连接板(211)一侧的至少两个第三竖板(219)，相邻的所述第三竖板(219)的端部之间通过第三横板(2191)连接，所述连接板(211)与相邻的所述第三竖板(219)、第三横板(2191)，合围成两端开口的长方体状第三空腔(2192)，相邻的所述第三竖板(219)之间还设置有加强筋(218)。
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