TWM565942U - 可連續接合的液冷換熱片 - Google Patents

Abstract

一種可連續接合的液冷換熱片，包括蓋合在一起的第一蓋板和第二蓋板、形成在第一蓋板和第二蓋板之間的腔室，以及固定在腔室中的翅片，其中第一蓋板為複合材料，當液冷換熱片採用連續接合將第一蓋板、第二蓋板和翅片固定在一起時，第一蓋板和第二蓋板之間熔化形成有接合層，且接合層的熔點低於第一蓋板、第二蓋板和翅片的熔點，本新型的換熱片是將包覆有接合層的各元件組裝為換熱片後同時接合在一起，提高了連接品質並可在生產線上對換熱片進行連續接合。

Description

可連續接合的液冷換熱片

本新型涉及散熱技術和裝置，尤其涉及一種可連續接合的液冷換熱片。

液冷散熱器是當前被普遍使用的散熱設備，應用於眾多電子產品中，用以迅速地帶走電子產品產生的熱量，從而降低電子產品溫度，提高使用壽命。換熱片是液冷散熱器的重要組成元件，其直接接觸電子產品的發熱區域，通過流入換熱片中的液體將熱量帶離電子產品。

由於換熱片在使用中需要有液體流入，因此對換熱片的密封性能有著較高的要求。眾多的液冷換熱片通常將換熱片的上下蓋板和位於上下蓋板之間的翅片接合在一起，從而達到密封的效果。在接合時，一般採用軟焊（Soldering）或真空硬焊（Brazing），軟焊是在換熱片的上下蓋板之間塗抹熔點較低的焊料(如錫膏)，加熱至高於焊料熔點的溫度，使焊料具有足夠的流動性，利用毛細作用充分填充在兩蓋板之間，待焊料凝固後將上下蓋板接合在一起。而真空硬焊是用治具將換熱片的上下蓋板固定後，放入真空爐內加熱至接近金屬熔點或高溫焊料熔點的溫度，從而使上下蓋板結合在一起。

而上述接合技術存在助焊劑不易排出的問題，從而影響了連接品質，且上述接合技術無法對換熱片進行連續接合，從而降低了換熱片的產量。

本新型為解決上述問題，提供了一種可連續接合的換熱片，液冷換熱片是將各元件同時接合在一起，提高了接合品質，且可在生產線上對液冷換熱片進行連續接合，提高液冷換熱片的產量。

為解決上述問題，本新型提供一種液冷換熱片，其包含蓋合在一起的第一蓋板和第二蓋板、形成在第一蓋板和第二蓋板之間的腔室以及設置在腔室中的翅片，其中第一蓋板為複合材料，且第一蓋板和第二蓋板之間熔化形成有接合層，接合層的熔點低於第一蓋板、第二蓋板和翅片的熔點。

本新型還提供了一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的第一蓋板和第二蓋板、形成在第一蓋板和第二蓋板之間的腔室以及設置在腔室中的翅片,第一蓋板為複合材料，第一蓋板和第二蓋板之間熔化形成有接合層，接合層的熔點低於第一蓋板、第二蓋板和翅片的熔點。

本新型還提供了一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在第一蓋板和第二蓋板之間的一腔室以及設置在腔室中的一翅片，第一蓋板包含一基板及包覆於基板的一接合層，第一蓋板之基板透過接合層熱接合於第二蓋板，第一蓋板之接合層的熔點低於第一蓋板之基板的熔點。

本新型還提供了一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在第一蓋板和第二蓋板之間的一腔室以及設置在腔室中的一翅片，第一蓋板包含一基板及疊設於基板的一接合層，基板與接合層的材質分別為選自由一金屬及金屬系合金所構成之群組，第一蓋板之基板透過接合層熱接合於第二蓋板，第一蓋板之接合層的熔點低於第一蓋板之基板、第二蓋板和翅片的熔點。

綜上所述，本新型的功效為：本新型的液冷換熱片是將包覆有接合層的各個元件一次接合成型而得，接合層本身可以非常緻密和薄，接合後各個元件緊密地連接在一起，提高了接合品質；還可在流水線上連續接合製造本新型的液冷換熱片進行，提高了換熱片的生產效率。

以上關於本新型內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本新型的原理，並且提供本新型的專利申請範圍更進一步的解釋。

下面結合附圖和具體實施方式對本新型的技術方案進行說明。

請參閱圖1和圖2，圖1為本新型的液冷換熱片的立體示意圖，圖2為本新型另一實施方式的液冷換熱片的的俯視圖，在圖1中，液冷換熱片100包括蓋合在一起的第一蓋板110和第二蓋板120，第一蓋板110的中央區域111向外突起，從而在第一蓋板110和第二蓋板120蓋合在一起時，其兩者之間會形成有腔室，翅片130（圖中未表示）固定於腔室中。在某些具體實施方式中，第一蓋板110和第二蓋板120的邊緣還設置有多個鎖附孔112，在為電子器件安裝也能散熱器時，可利用這些鎖附孔112將液冷換熱片100固定在發熱器件上，也可利用這些鎖附孔112將液冷換熱片100和配套使用的散熱元件組合在一起，所述散熱元件一般由散熱元件（例如散熱鰭片或散熱冷排）和風扇組成。

在一些實施方式中，第一蓋板110的頂部還可設置有兩個開口113A和113B，這兩個開口113A和113B與液冷散熱器中的冷卻液管路（圖中未表示）連接後，冷卻液可經由這些開口進入位於第一蓋板110和第二蓋板120之間的腔室中，冷卻液在流經翅片130時帶走在翅片130上堆積的熱量，之後再通過這些開口離開腔室。例如冷卻液可經由圖1左側的開口113A進入液冷換熱片100，並經由圖1右側的開口113B離開液冷換熱片100。當然，開口可以有不同的形狀，例如在圖2中，第一蓋板210上的兩個開口213A和213B為大小不同的矩形，冷卻液可通過位於第一蓋板210中央的長條形開口213A進入腔室中，並通過位於第一蓋板210右下側較小的矩形開口213B離開腔室。另外，在圖2中，第一蓋板210的邊緣除了設置有鎖附孔212，還設置有緊固件214，在本實施方式中，緊固件214為用於鉚接的螺母，當液冷散熱器為大型散熱器時，可使用這些緊固件214將液冷換熱片200更佳緊固地與換熱組件鎖固在一起。

請結合圖1繼續參閱圖3A~3B，圖3A為本新型的第一實施方式的液冷換熱片的分解圖，圖3B為本新型的液第二實施方式的冷換熱片的分解圖，圖3C為第三實施方式的本新型的液冷換熱片的分解圖。圖3A中可清楚的表示液冷換熱板100的結構，其中第二蓋板120的中央區域121也可向外凸出，因此，在第一蓋板110和第二蓋板120蓋合時，中央區域111和121形成了一個腔室，使得翅片130可以放置在腔室中。應當瞭解到的是，在其它的實施方式中，第一蓋板110可以具有中央區域111而第二蓋板120是平坦的，或者第二蓋板120可以具有中央區域121而第一蓋板110是平坦的，上述兩種情況也同樣可以形成用於放置翅片130的腔室。另外，在本實施方式中，翅片130為偏移翅片，偏移翅片是將多組彎折為方波形狀的金屬片相互錯位後排列而成的，以使得其表面積最大化從而增加換熱效率。當然，翅片130可以具有多種形式，例如圖3B所示，液冷換熱片200的翅片230是由多個鏟齒狀的金屬片並排而成的鏟齒翅片，還例如圖3C所示，液冷換熱片300的翅片330是由多個均勻分佈的金屬柱體構成的，當然，還可採用其它類似的形式以使得翅片的表面積盡可能增大。

請參閱圖4，圖4為製作第一蓋板、第二蓋板或翅片時使用的基材的立體結構圖。基材140為一種複合材料，其主要由基板141構成，在基板141的外部包覆有與基板141的材料不同的材料形成的接合層142，因此，本文中的“複合材料”即指具有上述這種在基板上包覆不同材質的接合層的結構的材料。在具體實施方式中，基板141可由純鋁（熔點為660℃）或鋁合金（例如錳鋁合金AA3003，熔點為約643℃，或鋁合金AA3005，熔點在630℃和655℃之間）製成，而接合層142則由熔點低於基板141的鋁合金材料製成（例如矽鋁合金AA4343，熔點為約582℃，或矽鋁合金AA4045，熔點在574℃和599℃之間），因此，當將由基材141製成的第一蓋板110、第二蓋板120和翅片130組裝為液冷換熱片100後，在接合層142熔點和基板141熔點之間的某一溫度（例如600℃）下進行接合時，就可得到剖面結構如圖6所示的液冷換熱片100。

從上述可知，基板141與包覆基板141的接合層142的材質例如選自由一金屬及與此金屬系之合金，且此金屬是以鋁為例，但並不此為限。在其他實施例中，此金屬亦可改為金、銀、銅。

請參閱圖5A和圖5B，圖5A和圖5B為本新型的液冷換熱片100的一部分的剖面圖，通過圖5A可清楚地表示液冷換熱片100經過接合後的各元件的連接狀態，第一蓋板110、第二蓋板120和翅片130均是由如圖4所示的基材140製造而成，即液冷換熱片100的每個元件都在基板141上包覆有接合層142，在本實施方式中，由於需要通過第一蓋板110上的開口將冷卻液引入和引出液冷換熱片100，為使液冷換熱片100能夠達到充分的換熱效果，可以將翅片130放置在第二蓋板120上並與第二蓋板120相接觸，而翅片130與第一蓋板110留有空隙使得翅片130與第一蓋板110相互分離，從而在冷卻液進入腔體時，能夠迅速的到達翅片的每個表面。由此，當第一蓋板110、第二蓋板120和翅片130連接在一起時，在第一蓋板110和第二蓋板120相互接觸的位置，第一蓋板110和第二蓋板120各自的接合層142通過虹吸作用和擴散機制熔融在一起，形成了接合層142A；同樣的，第二蓋板120和翅片130相互接觸的位置也熔化形成了接合層142B，而由於翅片130與第一蓋板110留有空隙，使得在接合後，翅片130與第一蓋板110相互面對的部位上的接合層142並沒有熔融為一體。當然，在其它實施方式中，翅片130也可與第一蓋板110和第二蓋板均相互接觸，以使得液冷換熱片100的結構更加穩定，如圖5B所示，液冷換熱片100接合後，第一蓋板110和第二蓋板120各自的接合層142通過虹吸作用和擴散機制熔融在一起，形成了接合層142A，第二蓋板120和翅片130相互接觸的位置熔化形成了接合層142B，同時第一蓋板110和翅片130相互接觸的位置還熔化形成了接合層142C，此外，當液冷換熱片100在第一蓋板110的邊緣還設置有螺母114時，螺母114也是由如圖4所示的基材140制得的，因此，在螺母114和第一蓋板110相互接觸的位置也可熔化形成有接合層142D；應當瞭解到的是，在圖5A和圖5B中，由於每個元件都包覆有接合層142，因此，在第一蓋板110、第二蓋板120、翅片130和螺母142彼此沒有接觸的位置，接合層也被保留了下來。雖然圖5A和圖5B是以可以清晰呈現的方式進行繪製的，但因瞭解到的是，在實際製造過程中，接合層142可以製作的很緻密且很薄，因此，當液冷換熱片100的左右元件被同時連接在一起時，每個元件之間的連接品質得到了提高。

應當瞭解的是，在其它一些實施方式中，圖1~圖5B的第一蓋板110、第二蓋板120或翅片130之間除了使用複合材料形成接合層外，也可以使用複合材料與焊料(如錫膏)同時進行接合，例如在一些實施方式中，第一蓋板110為複合材料，用與第二蓋板120熔化形成有接合層，而第二蓋板120與翅片130之間可使用焊料熔化形成有接合層。或是在另外一些實施方式中，第二蓋板120為複合材料，用與第一蓋板110熔化形成有接合層，而第一蓋板110與翅片130之間可使用焊料熔化形成有接合層。

換言之，圖1~圖5B的第一蓋板110、第二蓋板120及翅片130之接合層為第一蓋板110、第二蓋板120及翅片130組裝前即具有的結構。當需要將第一蓋板110、第二蓋板120及翅片130相組接時，則可將第一蓋板110之接合層熱接合於第二蓋板120之接合層，以及將第二蓋板120之接合層熱接合於翅片130之接合層。

請繼續參閱圖6，圖6為液冷換熱片的連續接合製造系統的示意圖，傳送帶410將裝配車間420、預處理腔室430和接合腔室440連接在一起，裝配車間410可完成液冷換熱片100各個零件的製造和組裝，並將組裝完成後的液冷換熱片100A送入轉送帶410上，液冷換熱片100A被傳送帶410送入預處理腔室430，預處理腔室430可對液冷換熱片100A進行預處理工序，接合工藝中的預處理一般包括脫脂和噴淋助焊劑，經過預處理後的液冷換熱片100B接著被傳送帶410送入接合腔室440中，接合腔室440對液冷換熱片100B進行接合處理，之後，接合完成後的液冷換熱片100C將會被傳送帶410移出，移出之液冷換熱片100D會被傳送帶410輸送至下個處理腔室，例如後續的冷卻腔室或品質評估腔室等（圖中未表示）。如此一來，由包覆有接合層的基材製造的液冷換熱片可在生產線上進行連續接合處理，從而大大提高了產品的生成效率。

雖然本新型以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習相像技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100A、100B、100C、100D、200‧‧‧液冷換熱片

110、210‧‧‧第一蓋板

111、121‧‧‧中央區域

112、212‧‧‧鎖附孔

113A、113B、213A、213B‧‧‧開口

114‧‧‧螺母

214‧‧‧緊固件

120‧‧‧第二蓋板

130、230‧‧‧翅片

140‧‧‧基材

141‧‧‧基板

142、142A、142B、142C、142D‧‧‧接合層

400‧‧‧連續接合製造系統

410‧‧‧傳送帶

420‧‧‧裝配車間

430‧‧‧預處理腔室

440‧‧‧接合腔室

圖1為本新型的第一實施方式的液冷換熱片的立體示意圖； 圖2為本新型的第二實施方式的液冷換熱片的俯視圖； 圖3A為本新型的第一實施方式的液冷換熱片的分解圖； 圖3B為本新型的第二實施方式的液冷換熱片的分解圖； 圖3C為本新型的第三實施方式的液冷換熱片的分解圖； 圖4為本新型的液冷換熱片的元件結構的示意圖； 圖5A為本新型的液冷換熱片的一部分的剖面圖； 圖5B為本新型的具有緊固件的液冷換熱片的一部分的剖面圖； 圖6為本新型的連續接合系統的結構示意圖。

Claims (28)

1. 一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在該第一蓋板和該第二蓋板之間的一腔室以及設置在該腔室中的一翅片，該第一蓋板為複合材料，該第一蓋板和該第二蓋板之間熔化形成有一接合層，該接合層的熔點低於該第一蓋板、該第二蓋板和該翅片的熔點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該翅片接合於該第二蓋板，且該第一蓋板與該翅片之間具有空隙。
3. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板、該第二蓋板和該翅片在該第一蓋板和該第二蓋板相互接合的區域之外和該翅片與該第二蓋板相互接合的區域之外也形成有一接合層。
4. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和/或該第二蓋板的一中央區域向外凸起，以形成該腔室。
5. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和該第二蓋板的邊緣還設置有多個鎖附孔。
6. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板的邊緣還具有用於鉚接的一緊固件，該緊固件與該第一蓋板之間也熔化形成一接合層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板頂部設置有與該腔室連通的兩個開口。
8. 一種液冷換熱片，其中，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在該第一蓋板和該第二蓋板之間的一腔室以及設置在該腔室中的一翅片，該第一蓋板為複合材料，該第一蓋板與該第二蓋板之間、該第一蓋板與該翅片之間及該第二蓋板與該翅片之間熔化形成有一接合層，該接合層的熔點低於該第一蓋板、該第二蓋板和該翅片的熔點。
9. 如申請專利範圍第8項所述的液冷換熱片，其中，該第一蓋板的邊緣還具有用於鉚接的一緊固件，該緊固件與該第一蓋板之間也熔化形成一接合層。
10. 一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在該第一蓋板和該第二蓋板之間的一腔室以及設置在該腔室中的一翅片，該第一蓋板包含一基板及包覆於該基板的一接合層，該第一蓋板之該基板透過該接合層熱接合於該第二蓋板，該第一蓋板之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板的熔點。
11. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板與該翅片之間具有空隙。
12. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第二蓋板包含一基板及包覆於該基板的一接合層，該第二蓋板之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板、該第二蓋板之該基板的熔點，該第一蓋板之該基板與該第二蓋板之該基板透過該第一蓋板之該接合層與該第二蓋板之該接合層熱接合。
13. 如申請專利範圍第12項所述的液冷換熱片，其中該翅片包含一基板及包覆於該基板的一接合層，該翅片之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板、該第二蓋板之該基板與該翅片之該基板的熔點，該翅片之該基板與該第二蓋板之該基板透過該翅片之該接合層與該第二蓋板之該接合層熱接合。
14. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和/或該第二蓋板的一中央區域向外凸起，以形成該腔室。
15. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和該第二蓋板的邊緣還設置有多個鎖附孔。
16. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板的邊緣還具有用於鉚接的一緊固件，該緊固件與該第一蓋板之間也熔化形成一接合層。
17. 如申請專利範圍第10項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板頂部設置有兩個與該腔室連通的一開口。
18. 一種液冷換熱片，包含蓋合在一起的一第一蓋板和一第二蓋板、形成在該第一蓋板和該第二蓋板之間的一腔室以及設置在該腔室中的一翅片，該第一蓋板包含一基板及疊設於該基板的一接合層，該基板與該接合層的材質分別為選自由一金屬及該金屬系合金所構成之群組，該第一蓋板之該基板透過該接合層熱接合於該第二蓋板，該第一蓋板之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板、該第二蓋板和該翅片的熔點。
19. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板與該翅片之間具有一空隙。
20. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該接合層包覆該基板。
21. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第二蓋板包含一基板及包覆於該基板的一接合層，該第二蓋板之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板與該第二蓋板之該基板的熔點，該第二蓋板之該基板與該第二蓋板之該接合層的材質分別為選自由一金屬及該金屬系合金所構成之群組，該第一蓋板之該基板與該第二蓋板之該基板透過該第一蓋板之該接合層與該第二蓋板之該接合層熱接合。
22. 如申請專利範圍第21項所述的液冷換熱片，其中該第二蓋板之該接合層包覆該第二蓋板之該基板。
23. 如申請專利範圍第21項所述的液冷換熱片，其中該翅片包含一基板及包覆於該基板的一接合層，該翅片之該接合層的熔點低於該第一蓋板之該基板、該第二蓋板之該基板與該翅片之該基板的熔點，該第二蓋板之該基板與該第二蓋板之該接合層的材質分別為選自由一金屬及該金屬系合金所構成之群組，該翅片之該基板與該第二蓋板之該基板透過該翅片之該接合層與該第二蓋板之該接合層熱接合。
24. 如申請專利範圍第23項所述的液冷換熱片，其中該翅片之該接合層包覆該翅片之該基板。
25. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和/或該第二蓋板的一中央區域向外凸起，以形成該腔室。
26. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板和該第二蓋板的邊緣還設置有多個鎖附孔。
27. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板的邊緣還具有用於鉚接的一緊固件，該緊固件與該第一蓋板之間也熔化形成一接合層。
28. 如申請專利範圍第18項所述的液冷換熱片，其中該第一蓋板頂部設置有與該腔室連通的兩個開口。