CN1918715A - 冷却电气元件的装置及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冷却放热的电气元件的装置及其生产方法。该发明装置包括一个形成散热器的金属部件(7)，其被热连接到形成散热块(5)的电气元件的金属块上。根据本发明，散热器(7)由至少一片散热管(10)被热连接于散热块(5)上的，该散热管是在散热块(5)的一表面(被称为散热表面5A)和相对于该表面的散热器(7)的一表面(7A)之间由乙炔焊接形成的。本发明可被用于冷却电子元件的装置，如电源电子组件中。

Description

冷却电气元件的装置及其生产方法
本发明涉及冷却放热的电气元件的装置及其生产方法
本发明尤其应用于冷却电子元件的装置，如电源电子组件中。
现有技术已经描述了用于冷却放热电气元件的装置，该种装置包括一个构成散热器的金属部件，其热连接至该电气元件的一金属块上，该金属块形成该电气元件的散热块。
传统上，该散热器通过中间块热连接至散热块上，该中间块的材料既不同于散热块的材料，也不同于散热器的材料。一般来说所提供的材料是一种粘和剂(聚合物)或焊料。
该所提供的材料一般要经过熔融或聚合。
事实上，有些电气元件可能会有与焊料熔融或粘合剂聚合的温度不兼容的部件。并且，中间块可能比与其热连接的两种材料中的任一个的导热性能差。
本发明的目的就是提出一种用于冷却放热的电气元件的装置，其能够有效地转移散热块和散热器之间的热量，并且在生产该装置的过程中不损害电气元件。
因此，本发明涉及一种用于冷却以上提及的类型的放热电气元件的装置，其特征在于，散热器由至少一个散热管被热连接散热块，该散热管是在彼此相对的散热块的一表面(即散热表面)和散热器的一表面之间由乙炔焊形成的。
该装置的散热块和散热器之间的热连接是将这两种材料熔化得到的。因此，其具有的热传导性能接近这两种材料的热传导性能。尽管乙炔焊接方法要求的熔化温度高于常规方法中要求的温度，却可以很好地限制焊接以避免在生成散热管的时候损伤到电气元件。
根据本发明的冷却装置还可以包括一个或多个以下特征：
--散热块和散热器中的至少一个部件是由铜制成的；
--该元件包括至少一个热源，并且该散热管是与垂直于散热表面的方向完全平行与热源对齐的；
--该热源包括一个半导体；
--包括在散热管上的散热表面的面积至少相当于散热表面面积的5％。
--散热管还把该元件固定在散热器上；
--散热管还在元件和散热器之间进行电传导；
--散热器呈板状，并有与散热块相对的一大表面和与该表面相对的一大表面，压在支座上；
--该支座是由在激光焊头的波长下透明的材料制成的；
--散热器有两个相对的小表面，通过过模塑优选为塑料的材料被连接到两个完全平行的电传导条上；以及
--该装置包括多个散热管。
本发明的另一个主题是上述装置的方法，其特点在于分两个步骤由乙炔焊形成一组散热管，其中每一个步骤中又形成了一子组的散热管，所述两个步骤由另一个步骤分开，该步骤把元件固定在分离于散热器的支座上。
根据本发明的生产方法也可以包括一个或多个以下的特征：
--用一个激光焊头进行乙炔焊接；
--通过支座进行乙炔焊接；以及
--用真空电子束进行乙炔焊接。
通过阅读以下仅作为例子的说明，并且参考唯一的一个呈现了根据本发明配置有冷却装置的发光二极管的横截面的视图，可以更好地理解本发明。
发光二极管1包括一个热源，即半导体2。发光二极管1要用根据本发明用附图标记D来表示的冷却装置冷却。
发光二极管1上有导电接线头4将其连接到两个完全平行的导电条3上，从而为发光二极管1提供工作所必需的电能。导电接线头4还把发光二极管1机械固定到导电条3上。
半导体2由散热金属块5支撑。散热块5有一个表面5A，优选，通过表面5A排除热量。
装置D包括形成了散热器7的金属板，散热器7上有一相对于表面5A的大表面7A。该散热器7包括两个相对的小表面，由复制模制材料8最好是塑料所述两个相对的小表面与导电条3连接，从而可以把散热器7与导电条3电绝缘。
散热器7和散热块5最好用铜或其他任何具有适当热传导性能的金属制成，如不锈钢。
装置D配有图中未示出把散热器7和金属条3与支座9固定在一起的固定装置。可以注意到与表面7A相对的大表面7B用来压在支座9上。支座9是可选的。
有利地，装置D包括至少一个热连接散热块5和散热器7的散热管10。该散热管10由散热块5和散热器7之间的乙炔焊接形成，尤其是在彼此相对的称为散热表面6的散热块5的一表面与散热器7的一表面之间的乙炔焊接形成。
大表面7A和散热表面5A由尽可能小的距离分隔开。该距离最好小于散热器7的厚度(它的表面7A和7B之间的距离)的50％，并且最好为零。
在图中所示的例子中，散热管10形成了夹在散热器7和散热块5之间的一个块。
有利地，这样形成的散热管10还可以用作把二极管1固定到散热器7上，或在二极管1和散热器7之间进行电传导的装置。
优选地，包括在散热管10中的散热表面6的面积至少相当于散热表面6的面积的5％。
优选地，散热管10设置为大致平行于与散热表面5A垂直的方向地与热源对齐。也就是说，散热管10设置方向与热源垂直，此处的热源即半导体2。这样的布局有利于热量的散失。
一般来说，散热块5和散热器7之间的热连接通过多个上述散热管10的组件被保证。
生产带有多个散热管10的装置D的方法首先在于：使发光二极管1靠近导电条3和散热器7的组，使得导电接线头接触导电条3，并且散热表面5A与形成散热器7的金属板的大表面7A相对。
然后通过乙炔焊接散热块5和散热器7形成散热管的第一子组。
然后最好也通过乙炔焊接导电接线头4被固定在与散热器7不同的支座上，优选固定于导电条3上。这样就留出了时间让第一子组的散热管冷却，因此避免了对发光二极管1的损坏。
最后，也通过乙炔焊接形成剩余的散热管(散热管的第二子组)。
如箭头11所示，由真空电子束或激光焊头的射线进行焊接。在后一种情况中，可以通过支座9进行乙炔焊接，该支座最好由透过激光波长的材料制成。
本发明不局限于上述的实施例。尤其是除了用于发光二极管之外，本发明还可以应用于任何放热的电气元件，尤其是电子元件。

Claims (15)

1.一种用于冷却放热电气元件(1)的装置，该装置包括一个形成散热器(7)的金属部件，其被热连接至该电气元件的金属块上，该金属块形成该电气元件(1)的散热块(5)，其特征在于，散热器(7)由至少一个散热管(10)热连接到散热决(5)上，该散热管通过在彼此相对的称为散热表面5A的散热块(5)的一表面和散热器(7)的一表面(7A)之间的乙炔焊接形成。
2.如权利要求1所述的装置，其中散热块(5)和散热器(7)中至少一个部件是用铜制成的。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中元件(1)包括至少一个热源，并且散热管(10)大致平行于与散热表面(5A)垂直的方向与热源对齐。
4.如权利要求3所述的装置，其中该热源包括一个半导体(2)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中包括在散热管(10)中的散热表面(5A)的面积至少相当于散热表面(5A)的面积的5％。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其中散热管(10)还形成把该电气元件(1)固定在散热器(7)上的固定装置。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的装置，其中散热管(10)还形成在电气元件(1)和散热器(7)之间进行电传导的导电装置。
8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其中散热器(7)呈板状，并有与散热块(5)相对的大表面(7A)和与该表面相对的压在支座(9)上的大表面(7B)。
9.如权利要求8所述的装置，其中该支座(9)是由允许激光焊头的波长透过的材料制成。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中散热器(7)有两个相对的小表面，通过复制模制优选为塑料的材料(8)连接两个小表面到两个大致平行的导电条(3)上。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的装置，包括多个散热管(10)。
12.生产如权利要求11所述的装置的方法，其特征在于分两个步骤由乙炔焊接形成一组散热管(10)，其中每一个步骤中又形成了散热管(10)的子组，所述两个步骤由把电气元件(1)固定在不同于散热器(7)的支座(3)上的步骤分隔。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用激光焊头进行乙炔焊接。
14.如权利要求13所述的生产权利要求9所述装置的方法，其中通过支座(9)进行乙炔焊接。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于用真空电子束(11)进行乙炔焊接。
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Termination date: 20091216