CN108198792B - 一种散热模组及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热模组结构及制备方法，所述散热模组包括若干层铝制散热翅片以及连接所述铝制散热翅片的铜制热导管，所述若干层铝制散热翅片上相同位置具有向同一方向外沿翻边结构的穿孔，各层铝制散热翅片上的穿孔通过一层与所述穿孔适配的铜箔和由所述铜箔包裹的铜制导热管贯穿连接；所述穿孔与所述铜箔之间至少在一个位置具有空隙且在该空隙处铜箔具有开口；所述铜箔与铜制导管之间具有填充空间，所述空隙、开口和填充空间中填充有低温锡膏。本发明的散热模组结构及组合方法中各部件不使用电镀工艺，无环境污染，操作简单，进而降低了生产成本，提高产品的市场竞争力。

Description

一种散热模组及其制备方法

技术领域

本发明电子元器件散热技术领域，特别涉及一种铝铜散热器结构及其制备方法。

背景技术

散热模组是广泛用在CPU单元、功率板、功率芯片等器件的散热装置。散热模组通常将铜制热导管组装在导热基板中，导热基板的端面上设置有散热翅片，而铜制热导管贯穿并固定在散热翅片上。铜制热导管中充填有液态的工作介质，工作介质吸收CPU单元或功率板、功率芯片等电子器件的热量后转变为高热气体，该气体会迅速沿着铜制热导管移动至散热翅片的一端处，通过散热翅片将热量散去，气体会又恢复为液态再回流到铜制热导管另一端。散热模组通过铜制热导管中工作介质的气液两相循环变化，可以获得高效的导热和散热效果，是当前电子产品中最常用的散热结构。

当前常见散热模组的加工方式有以下几种：

一、铝制散热翅片热阻加热焊：通过对铝制散热翅片表面进行镀镍处理后，再使用锡膏在加热炉中加热达到部件结合。该工艺所生产的散热模组轻便、工件间组合紧密、散热效果好。缺点是使用镀镍工艺，污染环境。

二、铜制散热翅片热阻加热焊：通过加工铜薄板冲压成铜制散热翅片，然后穿插铜制热导管进行焊接来组合。该工艺生产的散热模组散热效果好。缺点是生产成本高，铜制翅片重量相对较大。

三、穿插导热管的胀管技术：通过部件之间的紧密配合、强行穿插达到部件与部件孔之间的结合。该工艺不使用加热焊接，设备投资少，但生产产能低、工件结合不紧密，成本高，产品质量不易管控。

第一种加工方式由于结构具有显著的优势，是当前使用最广泛的工艺，但随着人们环保意识的增强和国家环保要求逐年提高，该工艺将大大受限。但倘若铝制散热翅片不进行镀镍，则散热翅片与铜制热导管的组合效果不佳，很容易会导致铝制散热翅片的铜制热导管上晃动的情形发生，大幅影响到铝制散热翅片的热传导效率而不良于散热效果。

此外，如公开号为CN1868661A的专利所述散热鳍片成型方法及结构，其将铝制散热翅片冲压出穿孔，将铝制散热翅片以穿孔套设在中空铜管外侧，通过模具使中空铜管外扩与穿孔贴合，采用中空铜管内壁涂布粘着剂或热导管外壁涂布粘着剂两种实施方式，再在将热导管套设在中空铜管中贴合定位。该方案避免了使用镀镍工艺，达到使热导管与散热翅片组合连接的目的，但是在实施过程中由于其所述铝制散热翅片、中空铜管、热导管紧密贴合安装，一方面会导致铝制散热翅片受挤压变形，进而影响散热效率和美观，另外一方面会导致其所涂布的粘着剂因套合而被挤出，进而导致粘结不牢，且散热效率降低等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服散热模组传统加工工艺及技术的不足与缺陷，提供一种使用铜制热导管安装在铝制散热器上，且固定效果与散热效率都极佳的铝制散热翅片与铜制热导管的模组结构及其制备方法。

为实现上述目的之一，本发明采用的技术方案如下：

一种散热模组结构，所述散热模组包括若干层铝制散热翅片以及连接所述铝制散热翅片的铜制热导管，所述若干层铝制散热翅片上相同位置具有向同一方向外沿翻边结构的穿孔，各层铝制散热翅片上的穿孔通过一层与所述穿孔适配的铜箔和由所述铜箔包裹的铜制导热管贯穿连接；所述穿孔与所述铜箔之间至少在一个位置具有空隙且在该空隙处铜箔具有开口；所述铜箔与铜制导管之间具有填充空间，至少在铜箔、铜制导热管与每个穿孔连接处的所述空隙、所述开口以及所述填充空间内填充有低温锡膏使得穿孔、铜箔和铜制导热管相对固定。

进一步，所述穿孔包括一主体圆形孔和一侧由圆形孔壁向铝制散热片本体延伸形成的开口槽孔，并且，所述铜箔为具有轴向侧开口的筒状结构，所述侧开口与槽孔的位置对齐；所述低温锡膏填充槽孔、铜箔的轴向侧开口以及铜箔与铜制导热管之间的孔隙中。

进一步，所述外沿翻边的开度为60-270°。

进一步，铜箔的壁厚为0.05-0.3mm。

为实现上述目的之二，本发明采用的技术方案如下：

一种上述散热模组结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：铝制散热翅片的组合步骤：通过模具将规格铝板冲压成带穿孔结构的铝制散热翅片，连续冲压得到若干层的铝制散热片组合；

S2：周向侧开口铜箔与铝制散热翅片的组合步骤：轴向侧开口铜箔之中将穿有模具杆一，并与其紧密贴合，支撑所述铜箔沿所述铝制散热翅片的外沿翻边的反方向穿入铝制散热翅片穿孔，然后撤出该模具杆一；

S3：轴向侧开口铜箔的微扩步骤：利用模具杆二插入已就位的铜箔中，使得该铜箔管在径向上微扩，然后撤出该模具杆二；

S4：铜制热导管与铜箔结合步骤：将铜导热管贯穿于已嵌入所述铝制散热翅片穿孔洞的铜箔管中，使得铜箔的外壁与铜制热导管的外壁贴合；

S5：固定结合的步骤：将低温锡膏沿铝制散热翅片开口槽孔注入，使得低温锡膏进入铜制导热管与侧开口铜箔管之间的缝隙以及所述开口孔槽中，再将整体组合结构放入热炉中回流加固，完成散热模组结构的制备。

本发明的铝制散热翅片上冲压有外沿翻边的穿孔，若干层散热翅片的外延翻边沿穿孔叠层相接，并且穿孔内侧设置有外壁与穿孔贴合的侧开口铜箔管，该侧开口铜箔管内部贯穿有铜制热导管。

采用上述结构及相应的制备方法，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的散热模组结构及制备方法，通过上述侧开口铜箔本身材质的延展性，提高侧开口铜箔与铝制散热翅片的结合效果，再将固定有铝制散热翅片的侧开口铜箔与铜制热导管套合，通过对流入铜制热导管、铜箔的缝隙及铝翅片穿孔开口槽孔中的低温锡膏加热固化连接。该低温锡膏连为一体并凝固，从而在铜制热导管与测开口铜箔管之间产生撑胀作用，进而达到铜制导热管与侧开口铜箔管、铝制散热翅片等各部件之间可靠、紧密连接的目的，导热效果优良。

2.本发明的散热模组结构及组合方法中各部件不使用电镀工艺，无环境污染，操作简单，进而降低了生产成本，提高产品的市场竞争力。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明具体实施方式中带开口槽孔穿孔的铝制散热翅片与侧开口铜箔管位置关系示意图；

图2为本发明具体实施方式中侧开口铜箔安装到铝制散热翅片的示意图；

图3为本发明具体实施方式中将已嵌入铝制散热翅片的侧开口铜箔进行微扩的示意图；

图4，为本发明具体实施方式中铜制热导管内嵌于侧开口铜箔后在铝制散热翅片中的示意图；其中图4a为沿多层铝制散热片的穿孔的纵向截面的示意图，图4b为沿一个铝制散热的穿孔处的截面示意图；

图中符号说明：

1、外沿翻边；2、侧开口铜箔；3、铝制散热翅片；4、翅片孔开口槽孔；5、铜制热导管；6、低温锡膏；7、模具杆一；8、模具杆二。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提供一种散热翅片模组结构，参考图1-4a、4b，所述散热模组包括若干层铝制散热翅片3以及连接所述铝制散热翅片的铜制热导管5，所述若干层铝制散热翅片3上相同位置具有向同一方向外沿翻边1结构的穿孔，各层铝制散热翅片上的穿孔通过一层与所述穿孔适配的铜箔2和由所述铜箔2包裹的铜制导热管5贯穿连接；所述铜箔2和铜制导热管5与每个穿孔连接处还设有低温锡膏6，所述低温锡膏6将所述穿孔、铜箔2和铜制导热管5 相对固定。所述穿孔包括一主体圆形孔和一侧由圆形孔壁向铝制散热片本体延伸形成的开口槽孔4，并且，所述铜箔2为具有轴向侧开口的筒状结构，所述侧开口与槽孔的位置对齐；所述低温锡膏6填充槽孔、铜箔的轴向侧开口以及铜箔与铜制导热管之间的孔隙中。

根据本发明的实施方式，上述散热模组结构的制备方法包括如下步骤：

(1)铝制散热翅片3的组合步骤：参照图1所示散热翅片叠层结构的示意；

(2)侧开口铜箔管2与铝制散热翅片3的结合步骤：参照图2的安装过程示意；

(3)侧开口铜箔管2的微扩：参照图3的微扩过程示意；

(4)铜制热导管5与铜箔管2结合步骤：参照图4的安装示意；

(5)固定结合的步骤：参照图4的结合成型示意。

具体的实施过程如下：

实施例一

如图1中所示，通过特定模具将规格铝板冲压成带穿孔结构的铝制散热翅片3，连续冲压得到复层的铝制散热片3组合。其中，在穿孔方向做有外沿翻边1结构，外沿翻边1开口60°。如图2所示，将穿有模具杆一8的厚度为0.3mm的侧开口铜箔管2之中，并与其紧密贴合，支撑其可以穿入铝制散热翅片3孔洞后，撤出该模具杆一8。如图3所示，利用模具杆二9插入已就位的铜箔管2中，使得该铜箔管2在径向上微扩0.01mm，然后撤出该模具杆二9。如图4所示，将铜导热管5贯穿于已嵌入铝制散热翅片3孔洞的铜箔管2中，使得侧开口铜箔管2的外壁与铜制热导管5的外壁贴合。将低温锡膏6沿铝制散热翅片3开口4注入，低温锡膏6将进入铜制导热管5与侧开口铜箔管2及该开口4孔槽中，充满这个空间，再将该结构放入定温150℃的热炉中回流加固，低温锡膏6熔化后在铜制热导管与测开口铜箔管的凝固产生撑胀作用，使得铜制导热管与侧开口铜箔管、铝制散热翅片等各部件之间可靠、紧密连接，完成该结构的组装结合。

实施例二～实施例九

实施例二至实施例九按照实施例一的操作过程进行，其中对于外沿翻边、侧开口铜箔管厚度、微扩尺寸、热炉回流温度等不同参数情况下进行制备安装，具体参数如表1。

表1实施例二至实施例九的制备工艺参数

通过试验测试，该散热模组相整体牢固性、导热性能等都能达到极佳的效果，将有效提高产品市场竞争力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种散热模组结构，其特征在于，所述散热模组包括若干层铝制散热翅片以及连接所述铝制散热翅片的铜制热导管，所述若干层铝制散热翅片上相同位置具有向同一方向外沿翻边结构的穿孔，各层铝制散热翅片上的穿孔通过一层与所述穿孔适配的铜箔和由所述铜箔包裹的铜制导热管贯穿连接；所述穿孔与所述铜箔之间至少在一个位置具有空隙且在该空隙处铜箔具有开口；所述铜箔与铜制导管之间具有填充空间，至少在铜箔、铜制导热管与每个穿孔连接处的所述空隙、所述开口以及所述填充空间内填充有低温锡膏使得穿孔、铜箔和铜制导热管相对固定。

2.如权利要求1所述的散热模组结构，其特征在于，所述穿孔包括一主体圆形孔和一侧由圆形孔壁向铝制散热片本体延伸形成的开口槽孔，并且，所述铜箔为具有轴向侧开口的筒状结构，所述侧开口与槽孔的位置对齐；所述低温锡膏填充槽孔、铜箔的轴向侧开口以及铜箔与铜制导热管之间的孔隙中。

3.如权利要求2所述的散热模组结构，其特征在于，所述外沿翻边形成弧形缺口，所述弧形中心角为60-270°。

4.如权利要求2所述的散热模组结构，其特征在于，铜箔的壁厚为0.05-0.3mm。

5.一种如权利要求2-4任意一项所述的散热模组结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1：铝制散热翅片的组合步骤：通过模具将规格铝板冲压成带穿孔结构的铝制散热翅片，连续冲压得到若干层的铝制散热片组合；

S2：周向侧开口铜箔与铝制散热翅片的组合步骤：轴向侧开口铜箔之中将穿有模具杆一，并与其紧密贴合，支撑所述铜箔沿所述铝制散热翅片的外沿翻边的反方向穿入铝制散热翅片穿孔，然后撤出该模具杆一，形成铜箔管；

S3：轴向侧开口铜箔的微扩步骤：利用模具杆二插入已就位的铜箔中，使得该铜箔管在径向上微扩，然后撤出该模具杆二；

S4：铜制热导管与铜箔结合步骤：将铜导热管贯穿于已嵌入所述铝制散热翅片穿孔洞的铜箔管中，使得铜箔的外壁与铜制热导管的外壁贴合；

S5：固定结合的步骤：将低温锡膏沿铝制散热翅片开口槽孔注入，使得低温锡膏进入铜制导热管与侧开口铜箔管之间的缝隙以及所述开口槽孔中，再将整体组合结构放入热炉中回流加固，完成散热模组结构的制备。