FR2793717A3

FR2793717A3 - Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur

Info

Publication number: FR2793717A3
Application number: FR9906420A
Authority: FR
Inventors: Yang Shiau Chen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2000-11-24
Anticipated expiration: 2005-05-20
Also published as: US6223970B1; DE29908667U1; GB2353242A; GB9911060D0; FR2793717B3

Abstract

Ensemble de matrice pour souder des ailettes à dissipation de chaleur en forme de U (20) et une plaque d'embase (10) d'un dissipateur de chaleur. Il accroît le rendement de la dissipation de chaleur et la vitesse de soudage. L'ensemble de matrice comprend un premier siège de matrice (30) et un second siège de matrice (40). Il est caractérisé en ce que le premier siège de matrice (30) supporte la plaque d'embase (10), tandis que le second siège de matrice (40) se compose d'une partie de pressage (41), comportant des barres de pressage (43), et d'une partie de connexion (42) amenant de l'énergie. Sous l'effet d'une force exercée sur les barres de pressage (43) par la partie de pressage (41), les ailettes à dissipation (20) et la plaque d'embase (10) sont rapidement soudées ensemble.

Description

TITRE:ENSEMBLE DE MATRICE POURSOUDER DES AILETTESET UNE PLAQUE D'EMBASE D'UN DISSIPATEURDE CHALEUR ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporteà un ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur, son utilisation permettant d'accomplir la fixation, par soudage, des ailettes en forme deU et de la plaque d'embase du dissipateur de chaleur. Il a pour objet d'accroître le rendement de la dissipation de chaleur et la vitesse d1acomplissement du processus de soudage.

2. Description de l'art antérieur Les dissipateurs de chaleur de l'art antérieur sont tous fabriqués en aluminium du fait que l'aluminium possède un rendement de conduction thermique élevé et en raison du faible de coût de la matière. La structure d'un tel dissipateur de chaleur classique est montrée sur la figure1, se composant d'une plaque d'embase1 et d'une pluralité d'ailettes à dissipation de chaleur 2 placées au dessus de la plaque d'embase1. Structure dans laquelle la partie inférieure de la plaque d'embase1 est montée sur la surface supérieure d'un dispositif3 pour lequel une dissipation de chaleur doit être mise en oeuvre. Les ailettesà dissipation de chaleur 2 sont montées au- dessus de la plaque d'embase1 de manièreà opérer une transmission rapide de la chaleurà haute température absorbée par la plaque d'embase1 à chaque ailetteà dissipation de chaleur 2. Puis, par effet de convection des ailettesà dissipation de chaleur 2 avec l'air frais, la haute températureà laquelle a été porté le dispositif3 peut être abaissée.

Lors de la fabrication d'un dissipateur de chaleur classique, un processus d'extrusion est toujours employé pour le réaliser d'un seul tenant en raison du fait que l'aluminium présente une ductilité élevée et un point de fusion bas. Cependant, le dissipateur de chaleur classique réalisé par.un processus d'extrusion a pour défaut que les ailettesà dissipation de chaleur, au cours du processus d'extrusion, sont supposées ne pas être trop minces et la distance séparant deux ailettes ne sera pas trop courte. Par ailleurs, l'amenée de matièreà destination des ailettes au cours du processus d'extrusion sera parfois régulière, parfois intermittente. Par conséquent, le nombre d'ailettesà dissipation de chaleur est limité et l'aire de dissipation de chaleur sera réduite.A l'inverse, des ailettes plus épaisses sont plus onéreuses et plus lourdes; elles ne conviennent pas aux ordinateurs qui sont, actuellement, en plein développement.

Au vu des défauts mentionnés ci-dessus et qui sont relatifs au processus d'extrusionà destination des dissipateurs de chaleur, un type de dissipateur de chaleur tel que montré sur les figures 2 et3 a été développé dans l'art. La réalisation du dissipateur de chaleur inclut le cintrage, en série, d'une pluralité d'ailettesà dissipation de chaleur 20 en vue de former une pluralité de coudes en forme deU ; les surfaces inférieures des coudes sont planes. Une plaque d'embase10 destinée aux ailettesà dissipation de chaleur 20 se présente sous la forme d'une plaque plane. Les surfaces inférieures planes des coudes sont placées et collées sur la surface supérieure de la plaque d'embase10 ; l'assemblage du dissipateur de chaleur étant alors achevé.

Un dissipateur de chaleur de ce type qui résulte d'une combinaison de la plaque d'embase10 et des ailettesà dissipation de chaleur 20 séparément fabriquées constitue une structure comportant des coudes en forme deU en série et, de cette manière, l'épaisseur des ailettesà dissipation de chaleur 20 peut être réduite. Et, de ce fait, les effets de conduction thermique et de. dissipation de chaleur peuvent, ainsi, être meilleurs; ceci peut précisément surmonter les défauts des dissipateurs de chaleur classiques réalisés d'un seul tenant qui ont été mentionnés en premier. Toutefois, il n'existe pas d'appareil ou d'outil approprié qui convienneà la fabrication d'un tel dissipateur de chaleur combinéà partir de la plaque d'embase10 et d'ailettesà dissipation de chaleur 20. Seule, de la colle est appliquéeà l'avance aux zones où la plaque d'embase 10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20 doivent être mutuellement combinées. Ceci ne convient pasà une production automatique. De manière évidente, la colle, en particulier, affecte de façon négative l'effet de conduction thermique entre ces deux parties.

RESUME DE L'INVENTION Au vu de ce qui précède, l'inventeur de la présente invention propose un ensemble de matrice pour souder des ailettes et la plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur sur la base de sa conaissance professionnelle et doctorale (Ohio State University) acquise en technique de production et de son expérience pratique issue de plusieurs années consacréesà l'étude,à la conception et au développement de la structure d'un dissipateur de chaleur combiné. Un tel ensemble de matrice peut résoudre les problèmes présents aussi bien dans l'élaboration que dans la fabrication d'un dissipateur de chaleur.

En particulier, l'ensemble de matrice pour souder des ailettes et la plaque d'embase se compose principalement d'un premier siège de matrice et d'un second siège de matrice. Ensemble dans lequel le premier siège de matrice est disposé au-dessous de la plaque d'embase du dissipateur de chaleur de manièreà supporter cette dernière. De -son côté, le second siège de matrice est disposé au-dessus des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU et se compose d'une partie de pressage et d'une partie de connexion. La partie de pressage comporte, en correspondance avec les coudes inférieurs des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU, des barres de pressage. La partie de connexion ayant une pluralité d'extrémités de connexion est prévue aux parties inférieures des barres de pressage afin d'amener de lénergie pour générer une chaleur importante. Lorsque la partie de pressage exerce une force sur les barres de pressage, les ailettesà dissipation de chaleur en forme deU sont pressées contre la partie supérieure de la plaque d'embase ety sont rapidement soudées sous l'effet de la chaleur importante générée par la partie de connexion.

L'objet principal de la présente invention est de proposer un ensemble de matrice destinéà un processus de soudage apteà accroître l'effet de dissipation de chaleur d'un dissipateur de chaleur. Après que les ailettesà dissipation de chaleur en forme deU et la plaque d'embase du dissipateur de chaleur aient été combinées par l'ensemble de matrice de soudage, il niexiste plus de milieu les séparant. De ce fait, la chaleur importante absorbée par la plaque d'embase peut être transmise très rapidement aux ailettesà dissipation de chaleur en forme deU, l'effet de dissipation de chaleur du dissipateur de chaleur pouvant être, ainsi, accru.

L'objet secondaire de la présente invention est de proposer un ensemble de matrice destinéà un processus de soudage apteà réduire le coût d'un dissipateur de chaleur au moyen d'une production rapide. En réalisant la structure de l'ensemble de matrice, de multiples ensembles de matrice peuvent être réalisés sur une ligne de production. Le processus de soudage de chaque dissipateur de chaleur ne dure que deux secondes pour accomplir la combinaison. Ceci convientà une production industrielle automatique et, par conséquent, peut abaisser le coût de production.

La présente invention ressortira plus clairement, en ce qui concerne sa structure et ses effets particuliers,à partir de la lecture de la description détaillée de ses modes de réalisation préférés en se référant aux dessins d'accompagnement.

BREVE DESCRIPTIONDES DESSINS Dans les dessins: la figure1 est une vue en perspective d'un dissipateur de chaleur classique fabriqué en aluminium et réalisé d'un seul tenant au moyen d'un processus d'extrusion; la figure 2 est une vue en perspective analytique d'un dissipateur de chaleur combiné classique; la figure3 est une vue de côté en coupe du dissipateur de chaleur combiné classique; la figure 4 est une vue en perspective anatomique du dissipateur de chaleur combiné de la présente invention; la figure5 est une vue schématique montrant la combinaison du dissipateur de chaleur combiné de la présente invention; laf igure 6 est une vue de côté en coupe d'un dissipateur de chaleur combiné achevé de la présente invention; la figure7 est une vue schématique montrant le fonctionnement d'un second mode de réalisation de la présente invention; la figure8 est une vue en perspective du troisième mode de réalisation de la présente invention la figure9 est une vue en perspective du quatrième mode de réalisation de la présente invention la figure10 est une vue en perspective du cinquième mode de réalisation de la présente invention la figure11 est une vue de dessus montrant l'état du cinquième mode de réalisation de la présente invention avant la mise en oeuvre ; la figure 12 est une vue de dessus montrant l'état du cinquième mode de réalisation de la présente invention lors du début de la mise en oeuvre ; la figure13 est une vue de côté montrant1 1 état du cinquième mode de réalisation de la présente invention lors du début de la mise en oeuvre ; DESCRIPTION DETAILLEE DU MODEDE REALISATION PREFERE En se référant aux figures 4à 6, l'ensemble de matrice pour souder des ailettes et la plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur de la présente invention est conçu en mettant en oeuvre le processus de combinaison des dissipateurs de chaleur combinés qui sont commercialisés actuellement. La réalisation d'un tel dissipateur de chaleur inclut le cintrage, en série, d'une pluralité d'ailettesà dissipation de chaleur 20 en vue de former une pluralité de coudes en forme deU les surfaces inférieures des coudes inférieurs 21 sont planes. Une plaque d'embase10 destinée aux ailettesà dissipation de chaleur 20 se présente sous la forme d'une plaque plane. Les surfaces inférieures planes des coudes 21 sont placées et collées sur la surface supérieure de la plaque d'embase10, l'assemblage du dissipateur de chaleur étant alors achevé. L'ensemble de matrice pour souder de la présente invention se compose principalement d'un premier siège de matrice30 et d'un second siège de matrice 40. Ensemble dans lequel le premier siège de matrice30 est disposé au-dessous de la plaque d'embase10 du dissipateur de chaleur de manièreà supporter cette dernière. De son côté, le second siège de matrice 40 est disposé au-dessus des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU 20 et se compose d'une partie de pressage 41 et d'une partie de connexion 42. La partie de pressage 41 comporte, en correspondance avec les coudes inférieurs 21 des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU 20, des barres de pressage 43. La partie de connexion 42 ayant une pluralité d'extrémités de connexion est prévue aux parties inférieures des barres de pressage 43 afin d'amener de l'énergie pour générer une chaleur importante. Lorsque la partie de pressage 41 exerce une force sur la barres de pressage 43, les ailettesà dissipation de chaleur en forme deU 20 sont pressées contre la partie supérieure de la plaque d'embase10 ety sont rapidement soudéessous l'effet de la chaleur importante générée par la partie de connexion 42.

Le premier siège de matrice30 de la présente invention est employé pour supporter la plaque d'embase10. Structurel lement, une plaque de support 31 est formée au-dessus du premier siège de matrice 30, et un évidement32 est ménagé sur la zone symétrique de la surface supérieure du premier siège de matrice30 en épousant la forme de la plaque d'embase10 du dissipateur de chaleur. L'évidement32 est prévu pour positionner la plaque d'embase10. Lorsque la plaque d'embase10 est placée dans l'évidement32 à côté de la plaque de support31, elle est portée et fixée sur le premier siège de matrice30 en vue du processus de soudage. Dans le second siège de matrice 40 de la présente invention, la force de pressage s'exerçant sur la partie de pressage 41 peut être développéeà partir d'un vérin de compression de gaz ou de liquide. La chaleur générée par la partie de connexion 42 peut atteindre une température de650'C environ, cette énergie thermique peut être convertieà partir d'une énergie électrique ou mécanique et est utilisée pour souder rapidement les coudes inférieurs 21 et la surface supérieure de la plaque d'embase10 venant en contact avec ceux-ci.

En se référant au second mode de réalisation de la présente invention montré sur la figure7, il est principalement réalisé pour résoudre les problèmes du positionnement et de l'amenée, au cours du processus de soudage, de la plaque d'embase10 et des ailettesà dissipation de chaleur 20. Dans ce cas, il a pour utilité principale d'ajouter un support de bridage 50 permettant le positionnement en bridant la plaque d'embase10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20à leurs côtés latéraux avant d'entamer le processus de soudage (comme montré par"A" sur la figure7). Puis, la plaque d'embase10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20 sont placées sur le premier siège de matrice30 (comme montré par "B" sur la figure7) . Après quoi, le second siège de matrice 40 est déplacé vers le bas afin de mettre en oeuvre le processus de soudage de la plaque d'embase10 et des ailettesà dissipation de chaleur 20 (comme montré par "C" sur la figure,7). Lorsque le second siège de matrice 40 est déplacé vers le hautà l'achèvement de ce processus, la plaque d'embase10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20 ayant été soudées sont retirées avec le support de bridage 50.

En se référant aux troisième et quatrième modes de réalisation de la présente invention montrés sur les f igures 8 et9, deux possibilités permettant d'accroître la vitesse du processus de soudage sont envisageables. Possibilités qui ont pour objet principal de réaliser un grand nombre de micro- protubérances 60 sur la partie supérieure du premier siège de matrice30 (figure8) ou sur la partie inférieure de la partie de connexion 42 du second siège de matrice 40 (figure9) en correspondance avec les zones de soudage entre la plaque d'embase10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20. Et, au cours du processus de soudage, le second siège de matrice-40 se voit appliquer une force de pressage plus élevée afin de constituer des zones de contact onduléesà partir des micro-protubérances 60, entre la plaque d'embase10 et les ailettesà dissipation de chaleur 20.A cet instant, les zones de contact ondulées sont tout d'abord fondues de manièreà accélérer le processus de fusion.

En se référant au cinquième mode de réalisation de la présente invention montré sur les figures10 à 13, une variante du second siège de matrice 40,à savoir, un second siège de matrice 401, est décrit ici. Comme montré, le second siège de matrice 401 comporte, de façon séparée, une partie de pressage 411 et une pluralité de barres de pressage 43'. Les barres de pressage 43' sont situéesà côté des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU 20. Une partie de connexion 421 ayant une pluralité d'extrémités de connexion est également prévue aux parties inférieures des barres de pressage 43'. Et comme montré sur les figures 12 et13, les barres de pressage 43' sont transversalement poussées en direction des ailettesà dissipation de chaleur 20 afin de déplacer la partie de connexion 421 pour qu'elle soit positionnée au- dessus des coudes inférieurs 21. Ensuite, la partie de pressage 41' est pressée vers le bas sur les barres de pressage 431, et amène de lénergie pour générer une chaleur importante permettant le soudage.

La désignation des éléments composant la présente invention et les dessinsa uniquement une valeur d'illustration des modes de réalisation préférés de la présente invention, et n'est pas destinéeà limiter de quelconque façon l'étendue de la présente invention.

Il apparaîtra aux spécialistes de cet art que divers modifications ou changements peuvent être apportés aux éléments de la présente invention sans sortir de l'esprit, de l'étendue et de la caractéristique de cette invention. Par voie de conséquence, l'ensemble de ces modifications et changements tombent également dans l'étendue des revendications en annexe et ont pour vocationà faire partie de cette invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur comprenant une plaque d'embase(10) et une pluralité d'ailettesà dissipation de chaleur en forme deU (20), les dites ailettesà dissipation de chaleur (20) sont cintrées, en série, en vue de former une pluralité de coudes en forme deU (21); les surfaces inférieures des dits coudes inférieurs (21) sont planes et sont placées et collées sur la surface supérieure de la plaque d'embase(10) qui se présente sous la forme d'une plaque plane, le dit ensemble de matrice est caractérisé en ce que: le dit ensemble de matrice se compose d'un premier siège de matrice(30) et d'un second siège de matrice (40), caractérisé en ce que le dit premier siège de matrice(30) est disposé au-dessous de la dite plaque d'embase(10) de manièreà supporter cette dernière; de son côté, le dit second siège de matrice (40) est disposé au-dessus des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU (20), et se compose d'une partie de pressage (41) et d'une partie de connexion (42); la dite partie de pressage (41) comporte, pour chacun des dits coudes inférieurs (21) des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU (20), une barre de pressage (43); la dite partie de connexion (42) ayant une pluralité d'extrémités de connexion est prévue aux parties inférieures des dites barres de pressage (43) afin d'amener de l'énergie pour générer une chaleur importante; lorsque la dite partie de pressage (41) exerce une force sur les dites barres de pressage (43), les dites ailettesà dissipation de chaleur en forme deU (20) sont pressées contre la dite partie supérieure de la dite plaque d'embase(10) ety sont rapidement soudées sous l'effet de la chaleur importante générée par la dite partie de connexion (42). 2. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, une plaque de support(31) est formée sur la surface supérieure du dit premier siège de matrice (30), et un évidement(32) est ménagé sur la zone symétrique de la dite surface supérieure du dit premier siège de matrice(30) en épousant la forme de la dite plaque d'embase(10) du dit dissipateur de chaleur, lorsque la dite plaque d'embase(10) est placée dans le dit évidement(32) à côté de la dite plaque de support(31), elle est portée et fixée sur le dit premier siège de matrice(30). 3. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, la dite plaque de support(31) sur le dit second siège de matrice (40) se voit appliquer sur sa partie supérieure une force de pressage développéeà partir d'un vérin de compression de gaz ou de liquide, la chaleur générée par la dite partie de connexion (42) peut atteindre une température de 6500C environ, cette énergie est conçue pour être convertieà partir d'une énergie électrique ou mécanique. 4. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, le dit ensemble de matrice se voit ajouter un support de bridage (50) permettant le positionnement et le déplacement de la plaque d'embase(10) et des dites ailettesà dissipation de chaleur (20) par bridage à leurs côtés latéraux. 5. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, un grand nombre de mi cro-protubé rances(60) sont réalisées sur la dite surface supérieure du dit premier siège de matrice(30) en correspondance avec les zones de soudage entre la dite plaque d'embase (10) et les dites ailettesà dissipation de chaleur (20). 6. Ensemble de matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, un grand nombre de micro-protubérances (60) sont réalisées sur la surface inférieure de la dite partie de connexion (42) du dit second siège de matrice (40) en correspondance avec les zones de soudage entre la dite plaque d'embase(10) et les dites ailettesà dissipation de chaleur (20). 7. Ensemble de. matrice pour souder des ailettes et une plaque d'embase d'un dissipateur de chaleur selon la revendication1, caractérisé en ce que, le second siège de matrice (40) comporte, séparément, une partie de pressage (411) et une pluralité de barres de pressage (431), les dites barres de pressage (431) sont situéesà côté des ailettesà dissipation de chaleur en forme deU (20), une partie de connexion (421) ayant une pluralité d'extrémités de connexion est également prévue aux dites parties inférieures des barres de pressage (431) les dites barres de pressage (431) sont transversalement poussées en direction des ailettesà dissipation de chaleur (20) afin de déplacer la partie de connexion (421) pour qu'elle soit positionnée au- dessus des dits coudes inférieurs (21), puis la dite partie de pressage (l') est pressée vers le bas, sur les barres de pressage (43'), et amène de lénergie pour générer une chaleur importante permettant le soudage.