CN1469219A

CN1469219A - 热导装置的复合加工法及热导装置

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Publication number: CN1469219A
Application number: CNA021410984A
Authority: CN
Inventors: 鹏简; 简鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-01-21

Abstract

本发明提供一种热导装置的复合加工法，是先制备一第一导热元件及至少一第二导热元件，使第二导热元件以一接合面预先加压接合在第一导热元件上，再以加温方式对第二导热元件的接合面及第一导热元件的对应位置加温软化并同时进行热锻加压，可形成包含有一第一导热元件及至少一第二导热元件以面与面材料复合而成的热导装置。本发明还提供一种热导装置，包含有一第一导热元件及一与该第一导热元件连接的第二导热元件，该第二导热元件具有一接合面，该接合面与该第一导热元件的对应位置处以面与面固定结合。本发明可用在3C产品内的热传、热导及散热组件，可以消除热阻现象，提高热传导效率。

Description

热导装置的复合加工法及热导装置

【技术领域】

本发明涉及一种用在3C(资讯、通讯、家电)产品内的热传、热导及散热组件，特别是涉及一种热导装置的复合加工法及热导装置。

【背景技术】

由于3C(资讯、通讯、家电)产品已经是现代人生活上经常使用的用电产品，因其中电子电机元件在使用当中皆会有或多或少的热量产生，为了维持产品在运作上正常的工作温度，导热、散热元件效能的好坏将直接影响产品功能上的稳定性。

如图1，就一般电脑产品所使用的散热器5构造而言，通常具有一底座51及多数个位在底座51上表面呈直立且相互平行的鳍片52，使得底座51的下表面可直接或间接地接触一如中央处理器或其他的热源体6，使热源体6所产生的热量经由底座51传导至各鳍片52，各鳍片52再与空气进行热交换，进而使热源体6的温度得以下降。

而传统上，散热器5的制造方法概可区分为一体成型及复合加工两种。其中，一体成型的方式如使用铝材料的铝挤型制法、铜材料的铜压铸制法，另外有使用金属粉末材料进行粉末冶金成型的制法，此种一体成型制作方法的缺点在受限于模具内模穴空间的设计，因此成型的鳍片密度不可能太过密集而有其限制，所以散热效率具有瓶颈而无法再提高。另外，复合加工则是使用焊接法，如锡焊或银焊等，将各鳍片52分别焊固在底座51上，也有使用冷加工的铆接法，将各鳍片52铆接在底座51上，此种方式的优点可不需如上述一体成型的方式受限于模具设计，所以可提高鳍片52的密度，但是其缺点在底座51与鳍片52中间会因为不同介质的焊接或铆接而有一定的热阻产生，换言的，因焊料的热传导系数可能低于底座51及鳍片52材料的热传导系数，使得焊接处形成整体散热器5在传热上的阻碍，又，底座51与鳍片52的铆接处因为其为点的结合，不但在加工上容易产生局部的应力集中而影响日后使用的接合面稳固性外，在热传导性上也因为只有点的接触而使得导热效果并不理想。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种热导装置复合加工法及热导装置，该热导装置的导热元件是完全以面与面方式结合，从而可以消除热阻现象，提高热传导效率。

本发明提供热导装置的复合加工法，其特征在于：其包含以下步骤：

(1)制备一第一导热元件及至少一第二导热元件，使该第二导热元件以一具有一定面积的接合面接触该第一导热元件；

(2)以加压方式对该第二导热元件的接合面及该第一导热元件的对应位置施加压力进行冷加工预合，压力为1.54～15400Mpa，使该第二导热元件的接合面完全贴合并固定在该第一导热元件的对应位置上；

(3)再以加温方式对该第二导热元件的接合面及该第一导热元件的对应位置处进行加热，加热温度为100～1500℃，使该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处分别产生局部材料加温软化而消除步骤(2)产生的内应力，并对该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处同时进行热锻加压，加热温度为100～1500℃，压力为1.54～15400Mpa，以形成材料的复合现象，待冷却后使得该第二导热元件的接合面无间隙地完全连接在该第一导热元件上。

所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该步骤(1)的该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处在步骤(1)前可事先进行定位加工。

所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该定位加工可以是在该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处表面进行粗糙化加工。

所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该定位加工也可以是在该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处形成对应嵌合的凹凸面的定位嵌合加工。

所述的热导装置的复合加工法及其成品，其特征在于：

该定位加工也可以是在该第一导热元件的边缘进行折边以包合该第二导热元件的相对应边缘。

本发明还提供一种热导装置的复合加工法，其特征在于：其包含有以下步骤：

(1)制备一第一导热元件、一均热板及至少一第二导热元件，使该第二导热元件以一具有一定面积的接合面接触该均热板，而该均热板再与该第一导热元件贴合；

(2)以加压方式对该第二导热元件的接合面、该均热板及该第一导热元件的对应位置施加压力进行冷加工预合，压力为1.54～15400Mpa，使该第二导热元件的接合面完全贴合并固定在该均热板上，同时该均热板也与该第一导热元件完全贴合；

(3)再以加温方式对该第二导热元件的接合面、该均热板及该第一导热元件对应位置处进行加热，加热温度为100～1500℃，使该第二导热元件的接合面同时与该均热板及该第一导热元件的对应位置处分别产生局部材料软化而消除步骤(2)产生的内应力，并对该第二导热元件的接合面与该均热板及该第一导热元件的对应位置处同时进行热锻加压，加热温度为100～1500℃，压力为1.54～15400Mpa，以形成材料的复合现象，待冷却后使得该第二导热元件的接合面无间隙地完全连接在该均热板及该第一导热元件上。

所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该步骤(1)的该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处在步骤(1)前可以事先进行定位加工。

所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

所述的热导装置的复合加工法及其成品，其特征在于：

该定位加工也可以是在该第一导热元件的边缘进行折边以包合固定该第二导热元件的相对应边缘。

本发明还提供一种热导装置，包含有一第一导热元件及一与该第一导热元件连接的第二导热元件，其特征在于：

该第二导热元件具有一接合面，使该接合面是以加温加压的方式与该第一导热元件的对应位置处产生面与面的材料复合方式连接而完全与该第一导热元件固定结合。

本发明还提供一种热导装置，包含有一第一导热元件、一与该第一导热元件接合的均热板及一与该均热板连接的第二导热元件，其特征在于：

该均热板具有一与该第一导热元间接合的第一面及一与该第一面相反的第二面，而该第二导热元件具有接合面，使该第二导热元件接合面是以加温加压的方式与该均热板的第二面的对应位置处产生面与面的复合方式连接而完全与该均热板及该第一导热元件固定结合。

所述的热导装置，其特征在于：

该第二导热元件更具有多数个鳍片单元，该相邻鳍片单元间形成该结合面。

所述的热导装置，其特征在于：

该第一导热元件与该第二导热元件可以相同的导热基材制成。

所述的热导装置，其特征在于：

该第一导热元件与该第二导热元件可以相同的导热基材制成，而该均热板是以导热系数高于该第一导热元件及该第二导热元件的高导热基材制成。

【附图说明】

下面通过最隹实施例及附图对本发明的热导装置的复合加工法及其成品进行详细说明，附图中：

图1是一种传统散热器的构造示意图；

图2是本发明的热导装置的成品的第一较隹实施例的立体分解图；

图3是本发明的热导装置的成品的第二较隹实施例的立体分解图；

图4是该第一较隹实施例先进行定位加工的示意图，说明一第一导热元件的边缘进行折边后包合在一第二导热元件的对应边缘而形成定位效果；

图5是该第一较隹实施例进行加工示意图；

图6是该第一较隹实施例配合一热源体表面形状的应用示意图。

【具体实施方式】

参阅图2，本发明的热导装置在结构上包含有一第一导热元件1及一第二导热元件2，第一导热元件1可为一具有一定厚度的平板，其作用类似传统散热器的底座部份而用以直接或间接地接触一热源体，而在材料的选择上可使用铜或铝等高导热系数的金属材料。第二导热元件2可与第一导热元件1使用相同材料或不同的材料，其形状可依照实际使用的产品内部空间进行规划，可为平板型(如单纯用以传导热量的均热片或导热片等应用)，也可为其他不同的形状，而本例中，第二导热元件2是以薄片状的导热金属材料事先重复弯折形成多数个相互连接的鳍片单元21(也可使各鳍片单元21为单独加工的方式成型)，各鳍片单元21上更可设有孔隙211以增加空气流通性、或形成凹凸形状212以增加空气的接触面积并产生紊流现象以增强散热效果，又，各鳍片单元21相连接的地方则可形成一具有一定面积的接合面22，接合面22可用以接触第一导热元件1。

而加工方法的步骤如下所述：

首先，取出已经分别制作完成的一第一导热元件1及一第二导热元件2，使第二导热元件2以其接合面22接触第一导热元件1相对应的位置处。而为了强化第一导热元件1与第二导热元件2在接触上的定位性，可使第一导热元件1与第二导热元件2先进行定位加工，如图4所示，在第一导热元件1的边缘11处先加以弯折以包覆在第二导热元件2对应的边缘上，使得第二导热元件2不易与第一导热元件1产生相对运动，另外，也可使第二导热元件2的接合面22与第一导热元件1的对应位置处的表面先予以压花方式形成粗糙表面，或在第一导热元件1与第二导热元件2彼此对应位置处形成可相互嵌合的形状也可，而所采用的方法可依实际制作条件加以选择，所以并非一定。

尔后，在常态温度下以加压方式对第二导热元件2的接合面22及第一导热元件1的对应位置施加压力进行冷加工预合，压力为46.2～462Mpa，使第一导热元件1的接合面22完全贴合并定位在第一导热元件1的对应位置上。

再以加温方式对第二导热元件2的接合面22及第一导热元件1对应位置处进行加热，加温的方式在实际应用上可采用不同方式，如以高周波感应加热、远红外线加热、高能激光加热、高电流电阻式加热、或热风加热等皆为可行的方式，加热温度为400～1200℃，其主要目的在使第二导热元件2的接合面22与第一导热元件1的接合位置处分别提高温度以产生局部的材料软化的状态，或持续提高温度可进一步形成局部的材料熔融状态，造成第一导热元件1与第二导热元件2在接合处形成部份材料组织的再结晶现象，可用以消弭前述冷加工预合所形成的内应力且也可形成更紧密的贴合，并在高温状态下同时进行热锻加压，加热温度为400～1200℃，压力为46.2～462Mpa，使得第一导热元件1与第二导热元件2在接合处的材料形成复合状态，而热锻加压的方式具有多种选择性，完全依照实际工作条件的不同、甚至第二导热元件2的形状所需，由熟习此项技术人员加以判断，以本例而言，由于第二导热元件2具有多数个高低起伏的鳍片单元21的形状，所以可如图5方式以多数个设置在相邻鳍片单元21间的滚轮4而对第二导热元件2的接合面22与第一导热元件1相对位置进行滚压结合，而实际上也可采用锻造结合、冲压结合、或使用穿刺的方式穿过第二导热元件2的接合面22与第一导热元件1而加以结合等，由于上述加工方式与机具为业界常用的加工手段，在此即不对加工细节详细说明。上述的加热温度及压力主要取决于选用的材料，主要是使得第一导热元件1与第二导热元件2在接合处的材料形成半熔融状态再经加压后熔接结合在一起。

而当停止加温加压并使其冷却后，第二导热元件2的接合面22将可无间隙地完全连接在第一导热元件1上形成一体，使得第一导热元件1与第二导热元件2因面与面的接触大幅提高热传导的能力。

另外如图3，本发明的第二实施例可在第一导热元件1及第二导热元件2的中间再加入一导热系数更高的均热板3，均热板3可使用银基材或碳基材等具有高导热系数的材料，其具有一位在下方的第一面31及一位在上方的第二面32，第一面31用以接触第一导热元件1，而第二面32则用以接触第二导热元件2，利用上述加压及加温方式使均热板3复合在第一导热元件1及第二导热元件2的中间，可使得第一导热元件1所传递的热量更快、更均匀地传递至第二导热元件2上，进一步提高整体热传导的效率。而由于制程上与第一实施例类似，在此即不再重复说明。

如图6，实际应用上，由于热源体6的表面上有时并非全为平整面的型态而有一突起部61时，由于本发明为薄片状且为复合式加工的方式，可事先在第一导热元件1上先以冲压方式形成一配合突起部61形状及高度的凹陷部12，使得第一导热元件1可完全接触热源体6的表面，达到相当良好的接触导热效果，所以本发明对在因应热源体6表面形状的设计相当具有弹性，而不会有传统制法上必须重新设计的缺点。

综上所述，利用本发明的复合加工方法及其生产的成品优点如下：

一、可保持高密度散热规划：由于第二导热元件2可依照实际应用产品内部空间尺寸大小及空气流动等等条件而形成相配合的形状，而不会如传统上一体成型的方式受限在模具上的考量，所以散热规划上具有弹性，传热的效果自然提高。

二、高度不受限制：承前所述，由于尺寸上可依照需要配置，因此即使如笔记型电脑等厚度强烈受限的内部空间下，本发明的产品也能有效达到既定的导热效果。

三、整体热传导能力大幅提升且散热均匀：因本发明是利用冷加工预合后再进行加温加压的复合加工方式使第一导热元件1及第二导热元件2，甚至包括均热板3等以面与面的方式完全密合，因此不会产生焊接或铆接只有点的接触或焊料的热传导系数过低所形成的热阻现象，因此本发明的热传导效果远远高于传统上的制作方式。

Claims

1、一种热导装置的复合加工法，其特征在于：其包含以下步骤：

2、如权利要求1所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该步骤(1)的该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处在步骤(1)前事先进行定位加工。

3、如权利要求2所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该定位加工是在该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处表面进行粗糙化加工。

4、如权利要求2所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

该定位加工是在该第二导热元件的接合面与该第一导热元件的对应位置处形成对应嵌合的凹凸面的定位嵌合加工。

5、如权利要求2所述的热导装置的复合加工法及其成品，其特征在于：

该定位加工是在该第一导热元件的边缘进行折边以包合该第二导热元件的相对应边缘。

6、一种热导装置的复合加工法，其特征在于：其包含有以下步骤：

7、如权利要求6所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

8、如权利要求7所述的热导装置的复合加工法，其特征在于：

9、如权利要求7所述的热导装置的复合加工法及其成品，其特征在于：

10、如权利要求7所述的热导装置的复合加工法及其成品，其特征在于：

该定位加工是在该第一导热元件的边缘进行折边以包合固定该第二导热元件的相对应边缘。

11、一种热导装置，包含有一第一导热元件及一与该第一导热元件连接的第二导热元件，其特征在于：

12、一种热导装置，包含有一第一导热元件、一与该第一导热元件接合的均热板及一与该均热板连接的第二导热元件，其特征在于：

13、如权利要求11或12所述的热导装置，其特征在于：

14、如权利要求11所述的热导装置，其特征在于：

该第一导热元件与该第二导热元件是以相同的导热基材制成。

15、如权利要求12所述的热导装置，其特征在于：

该第一导热元件与该第二导热元件是以相同的导热基材制成，而该均热板是以导热系数高于该第一导热元件及该第二导热元件的高导热基材制成。