CN1466202A

CN1466202A - 铝铜接合散热片及其制造方法

Info

Publication number: CN1466202A
Application number: CNA021537283A
Authority: CN
Inventors: 黄蕙仙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-01-07

Abstract

本发明公开一种铝铜接合散热片及其制造方法，其以铜材制成的导热座与一铝材制成的散热座的接面经过适当的表面处理后，两接面再贴合固定，然后施以真空高温，在铝、铜材固态状态下，使两者接面透过原子扩散形成一铜铝合金层，以达到紧密结合固定，并降低铝、铜材间的介面热阻抗，因而促进散热效能，及提高产品完整性与品质。

Description

铝铜接合散热片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铝铜接合散热片及其制造方法，尤指一种以铜材制成的导热座与一以铝材制成的散热座。两者接面经过适当的表面处理后，再贴合固定，然后施以真空高温，在固态状态下，使接面透过原子扩散形成一铜铝合金层。以达到紧密结合固定，并降低铝、铜材间的介面热阻抗，因而促进散热效能，及提高产品完整性与品质。

背景技术

市场上用来散热的散热片，一般都是以铜材来制造，主要是借助铜材具有较佳的热传导来达到散热的效果。然而铜材的质量较大，价格也较高；若散热片完全以铜材来制造，则产生重量大幅增加，材料成本也大幅提高等缺点。

为了避免上述缺失，市面上乃采用铜材配合铝材的方式来制成铝、铜双层散热片。铝材虽然导热性能不如铜材，却可通过加大其散热面积(如鳍片状)来增进散热效能；并且铝材具有质量较铜材小，及价格较钢材低的优点，所以目前市场上许多散热片都是以铜材搭配铝材制成。

目前市场上习用的铜材导热座与铝材散热座的结合方式，一种是在导热座与散热座接面上涂抹接着剂(导热胶)，通过接着剂而使导热座与散热座结合固定。然而以接着剂结合固定方式，实施时会产生下列几点缺点：

1.散热效果不佳：接着剂具有热阻抗，会阻碍自导热座传至散热座的热源，降低导热效能，因此散热效果大打折扣。

2.结合牢固性不佳：以接着剂粘合导热座与散热座，当其受到相当外力时，便会产生导热座与散热座分离的现象；或是经过一段时间使用，接着剂受热会变质脆化，以致导热座与散热座分离而无法散热。

另一种常用结合方式则利用螺栓固定，请配合参看图5所示，于导热座40与散热座50钻设相对的锁孔41、51，再于锁孔穿螺栓60锁合，使导热座与散热座结合固定。然而，此种螺栓锁合方式，在实施时则会产生下列几点缺点：

1.加工、组装、制造须花费较多工时，增加人力成本：须于导热座与散热座钻设锁孔，再将导热座与散热座对合，再于锁孔穿螺拴固定。如此须花费较多的加工程序与人力，因而增加工时与人力成本。

2.导热座与散热座接面未实质结合，两者接面会有空隙，导热座所受的热量无法迅速有效地传递至散热座，故也减低散热的效能。

发明内容

于是，有鉴于上述市场上常用的铜材导热座与铝材散热座的结合结构与方法技术不良，导致散热效能不彰，结合牢固性不佳，容易损坏，增加工时与成本等缺点。

本发明的主要目的，在于提供铜材导热座与铝材散热座结合成一体，可有效提高散热效能，增进结合牢固性，提高耐用性及产品完整性与品质的铝铜散热片。

本发明的另一目的，在于提供上述的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种铝铜接合散热片，其主要具有一以铜材制成的导热座及一铝材制成的散热座，该铜材导热座一端具有接面，另端则具有用以贴触在热源的热源贴面，而该铝材散热座一端具有一与导热座的接面配合的接面，另端则具有用以散热的散热面，且该铜材导热座与该铝材散热座的接面相接合，并于该铜材导热座与该铝材散热座的接面之间形成一层合金层，以该合金层而使该铜材导热座与铝材散热座紧密结合固定成一体。

上述铝铜接合散热片，其铝材散热座的散热面设数道凹沟，以增加散热面的散热面积。

本发明还提供一种铝铜接合散热片制造方法，包含有下述步骤：

准备材料，即准备铜材导热座与铝材散热座；

平整接面，即将该导热座与该散热座的接面作平整处理，使两者的接面具有较佳的接触面；

清洗接面，即将该导热座与该散热座的接面做适当清洗；

接合固定，即将该导热座与该散热座的接面接合，并以夹具使两者固定；

加热结合，即将接合的该导热座与该散热座置入高温真空炉中加热至高温状态，使铝材散热座与铜材导热座的接面在固态状态下借着原子间的扩散而形成一铝铜合金层，而使该散热座与导热座结合成散热片；

冷却，即将已结合的该导热座与该散热座所构成的散热片冷却，即完成导热座与散热座接合散热片的制造。

上述铝铜接合散热片制造方法，在加热结合过程中，较佳的方式是先将温度加到一适当温度后使之均温，而后再升温至铝的熔点(660℃)以下的结合温度并保持一段适当时间，即可使导热座与散热座接面形成合金层。

上述铝铜接合散热片制造方法，在冷却过程中以钝气冷却；所属钝气最好为氮气。

采用上述技术方案，铜材制成的导热座与铝材制成的散热座在真空高温下，两者接面透过原子扩散形成一铜铝合金层，可以达到紧密结合固定，并降低铝、铜材间的介面热阻抗，因而促进散热效能，及提高产品完整性与品质。

为深入了解本发明，兹以较佳实施例与附图示说明如后。

附图说明

图1：本发明的流程示意图。

图2：本发明的导热座与散热座结合前示意图。

图3：本发明的导热座与散热座结合示意图。

图4：本发明的导热座与散热座结合剖示图。

图5：一种习用导热座与散热座结合示意图。

图6：本发明的导热座与散热座在接面处产生一层铜铝合金的实际分析图。

具体实施方式

请参看图2、图3、图4所示，本发明的铝铜接合散热片，主要具有一以铜材制成的导热座10与一以铝材制成的散热座20，该铜材导热座10一端具有接面11，另一端则为一用以贴触在热源的热源贴面12；而铝材散热座20一端具有与铜材导热座10的接面11贴合的接面21，另一端则用以散热的散热面23；且铜材导热座10与铝材散热座20的接面11、21相贴合，并于铜材导热座10与铝材散热座20的接面11、21之间形成一铜铝合金层30，此铜铝合金层30使铜材导热座10与铝材散热座20紧密结合固定成一体。以达到增进结合牢固性与紧密性，降低铝、铜材间的介面热阻抗，促进散热效能，及提高产品完整性与品质等目的。

其中，请参看图2所示，本发明实施时，其散热片可于铝材散热座20的散热面23制造数道凹沟22，以增加散热面23的散热面积，并增进空气的流通以作冷热交换，而达到进一步提高散热效能的目的。

请参看图1、图2、图3、图4所示，本发明的流程包含有：

材料准备：即准备铜材导热座10与铝材散热座20。

平整接面：即将导热座10与散热座20的接面11、21做平整处理，使两者的接面具有较大的接触面。

清洗接面：即将导热座10与散热座20的接面做适当清洗。

接合固定：即将导热座10与散热座20的接面贴合，并以夹具使两者固定。

加热结合：即将铜材导热座10与铝材散热座20置入高温真空炉中加热，使铜材导热座10与铝材散热座20的接面11、21经原子间扩散成一铜铝合金层30，而使导热座10与散热座20结合成散热片。本发明的结合温度是在铝材的熔点温度(660℃)以下。是在铝、铜材固态状态下借助原子间的扩散，在接面11、21处产生一层铜铝合金层30而结合固定。请配合参看图6所示，其为本发明铝、铜材在固态状态下原子扩散，在接面11、21处产生一层铜铝合金层30而结合固定的实际分析图。其包含一铜铝合金层的金相显微照片(中左)，及铜材导热座(下)、铝材散热座(上)与铜铝合金层(中右)的原子能量分析谱，可确定在接面处确实产生一层铜铝合金。

冷却：即将已结合的导热座10与散热座20所构成的散热片冷却，即完成铝铜散热片的制造。在冷却过程中，较佳方式以钝气(如氮气)冷却。

其中，本发明实施时，在加热结合过程中，较佳的方式是先将温度加到一适当温度后使之均温，而后再升温到结合温度并保持一段适当时间，即可使导热座与散热座的接面形成一铜铝合金层。

因此，通过上述的技术方法与所制成的散热片，可归纳本发明确实具有下列几点优点：

1.散热效果佳：其导热座与散热座的介面为一层铜铝合金，无空隙及其他热阻性物质，故可对热源作有效传导，可确实提高散热效能。

2.结合牢固性佳：其导热座与散热座以铜铝合金层结合成一体，结合牢固性大幅提高。

3.如上所述，本发明的散热片结合牢固，不易损坏，可大幅提高产品的耐用性。

4.撷取铝、铜材的优点，如铝材价格低、重量轻；铜材热传导性高。除去铝、铜材的缺点，如铜材价格高、重量重；铝材热传导性低。

5.本发明所制成的散热片，导热座与散热座为一体，产品完整性佳，可提高产品的品质与价值性。

综上所述，本发明的技术，具有提高散热片的散热效能，结合牢固性与耐用性，及增进品质与价值性等功能。

Claims

1.一种铝铜接合散热片，其主要具有一以铜材制成的导热座及一铝材制成的散热座，该铜材导热座一端具有接面，另端则具有用以贴触在热源的热源贴面，而该铝材散热座一端具有一与导热座的接面配合的接面，另端则具有用以散热的散热面，且该铜材导热座与该铝材散热座的接面相接合，并于该铜材导热座与该铝材散热座的接面之间形成一层合金层，以该合金层而使该铜材导热座与铝材散热座紧密结合固定成一体。

2.如权利要求1所述的铝铜接合散热片；其特征在于：其铝材散热座的散热面设数道凹沟，以增加散热面的散热面积。

3.一种铝铜接合散热片制造方法，包含有下述步骤：

准备材料，即准备铜材导热座与铝材散热座；

清洗接面，即将该导热座与该散热座的接面做适当清洗；

4.如权利要求3所述的铝铜接合散热片制造方法；其特征在于：在加热结合过程中，较佳的方式是先将温度加到一适当温度后使之均温，而后再升温至铝的熔点(660℃)以下的结合温度并保持一段适当时间，即可使导热座与散热座接面形成合金层。

5.如权利要求3所述的铝铜接合散热片制造方法；其特征在于：在冷却过程中系以钝气冷却。

6.如权利要求5所述的铝铜接合散热片制造方法；其特征在于：在冷却过程中的钝气为氮气。