熱超導片式散熱器及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率電子器件散熱用散熱器，特別是涉及一種熱超導片式散熱器及其制造方法。
【背景技術】
[0002]由于電力電子技術的飛速發(fā)展，IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、二極管、晶閘管等大功率元器件的集成度越來越高，功率密度也越來越大，工作時產生的熱量也越來越大。為了保證功率器件的正常工作，必須及時有效地將熱量散掉。因為若不能及時快速將功率器件產生的熱散除，會導致功率器件中的芯片溫度升高，輕則造成效能降低，縮短使用壽命，重則會導致功率器件的失效和芯片的燒毀炸管。因此解決大功率器件散熱問題一直是困擾大功率器件封裝廠商和使用廠商的核心問題之一。
[0003]目前通用的散熱方式是強制風冷散熱和液冷散熱。比如大功率SVG(靜止無功發(fā)生器)、MVD (中高壓變頻器)、UPS (不間斷電源)、PCS (功率變換器)等功率模塊的散熱采用強制風冷散熱方式；風電變流器、高鐵驅動變流器等功率模塊的散熱則采用液冷散熱方式。
[0004]風冷散熱器通常為鋁合金基板上設置有多個鋁散熱片的鋁擠型散熱器、熱超導片散熱器、和鏟片散熱器。由于鋁和鋁合金的導熱系數(shù)在220W/m.K以內，散熱片的翅片效率比較低，熱擴散性能差，已不能滿足高熱流密度大功率模塊的散熱需求。
[0005]液冷散熱器通常由吸熱冷板、循環(huán)栗、儲液槽、熱交換器、連接管道和閥門等組成，系統(tǒng)復雜、體積大、價格高、有腐蝕和結垢和防凍等問題，并且系統(tǒng)中有多個連接頭，容易漏液，造成系統(tǒng)安全問題。
[0006]因此，急需開發(fā)一種既能滿足高熱流密度、大功率模塊散熱需求，又高效可靠、體積小、性價比高、可代替液冷散熱的通用性高效能散熱器。

【發(fā)明內容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種熱超導片式散熱器及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術中風冷散熱器存在的散熱片效率低，不能滿足散熱需求的問題及液冷散熱器存在的系統(tǒng)復雜，成本高及有安全風險等問題，以大幅提高風冷散熱器的翅片效率和散熱能力，滿足大功率模塊的散熱需求。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種熱超導片式散熱器，所述熱超導片式散熱器包括散熱器基板及若干個插設于所述散熱器基板上的熱超導散熱翅片；
[0009]所述熱超導散熱翅片包括兩塊通過輥壓工藝復合在一起的板材，所述兩塊板材之間設有相互連通且具有一定結構形狀的封閉管道，所述封閉管道內填充有傳熱工質。
[0010]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述封閉管道通過吹脹工藝形成，所述兩塊板材的表面形成有與所述封閉管道相對應的凸起結構。
[0011]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述封閉管道的形狀為六邊形蜂窩狀、縱橫交錯的網狀、首尾串聯(lián)的多個U形、菱形、三角形、圓環(huán)形、或其中任一種以上的任意組合。
[0012]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導散熱翅片為板狀相變抑制熱管或板狀脈動熱管。
[0013]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述散熱器基板上開設有溝槽，所述溝槽的側壁與所述散熱器基板的表面相垂直；所述熱超導散熱翅片的一端垂直插入所述溝槽內，且所述熱超導散熱翅片通過機械擠壓工藝、導熱膠粘結工藝或釬焊焊接工藝與所述散熱器基板固定連接。
[0014]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述散熱器基板上開設有溝槽，所述溝槽的側壁相對于所述散熱器基板的表面傾斜一定的角度；所述熱超導散熱翅片的一端斜插入所述溝槽內，且所述熱超導散熱翅片通過機械擠壓工藝、導熱膠粘結工藝或釬焊焊接工藝與所述散熱器基板固定連接。
[0015]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導散熱翅片傾斜插入所述溝槽內后與所述散熱器基板表面形成的夾角為5°?90°。
[0016]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導散熱翅片及所述散熱器基板的材料為銅、銅合金、鋁或鋁合金或任一種以上的任意組合。
[0017]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的一種優(yōu)選方案，所述散熱器基板內埋設有燒結芯熱管。
[0018]本發(fā)明還提供一種熱超導片式散熱器的制造方法，所述制造方法包括:
[0019]提供一散熱器基板，并在所述散熱器基板上開設溝槽；
[0020]采用吹脹工藝制造熱超導散熱翅片，所述熱超導散熱翅片內部形成有相互連通且具有一定結構形狀的封閉管道，所述密閉管道內充裝有一定量的傳熱工質；
[0021]將所述熱超導散熱翅片的一端插入所述溝槽內，并通過機械擠壓工藝、導熱膠粘結工藝或釬焊焊接工藝將所述熱超導散熱翅片與所述散熱器基板固定連接。
[0022]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，采用吹脹工藝制造熱超導散熱翅片的具體方法為:
[0023]提供兩塊剪切成型且具有相同厚度的板材，將所述兩塊板材一面打毛并吹干凈；
[0024]采用石墨印刷法在至少一所述板材的打毛面上形成相互連通的具有一定形狀的石墨線路，所述石墨線路定義出所述封閉管道的形狀；
[0025]將所述兩塊板材的打毛面貼合并三邊對齊，沿邊鉚合；
[0026]將鉚合在一起的所述兩塊板材加熱至一定溫度并維持一段時間后進行熱乳加工以形成復合板材；
[0027]將所述復合板材進行軟化退火，待冷卻至室溫后在所述板材對應石墨線路的位置鉆工藝孔至石墨層；
[0028]經所述工藝孔向所述復合板材內充入高壓流體至所述復合板材膨脹，在所述復合板材兩表面形成所述凸起結構的同時在所述復合板材內部形成相互連通且具有一定形狀的管道；
[0029]經所述工藝孔向所述管道內注入傳熱工質，并密封所述工藝孔。
[0030]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述封閉管道的形狀為六邊形蜂窩狀、縱橫交錯的網狀、首尾串聯(lián)的多個U形、菱形、三角形、圓環(huán)形、或其中任一種以上的任意組合。
[0031]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述熱超導散熱翅片為板狀相變抑制熱管或板狀脈動熱管。
[0032]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述溝槽的側壁與所述散熱器基板的表面相垂直。
[0033]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述溝槽的側壁相對于所述散熱器基板的表面傾斜5°?90°。
[0034]作為本發(fā)明的熱超導片式散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述散熱器基板內埋設有燒結芯熱管。
[0035]如上所述，本發(fā)明的熱超導片式散熱器及其制造方法，具有以下有益效果:
[0036]1.采用熱超導散熱翅片代替現(xiàn)有技術中的常規(guī)散熱片，使得本發(fā)明的熱超導片式散熱器導熱快、翅片效率高(高達90%以上)、翅片效率幾乎不隨散熱片的高度而變化、散熱片高度不受限制；
[0037]2.熱超導散熱翅片相較于散熱器基板傾斜一定的角度，可以大大降低重力對其散熱效果的影響，進而使得散熱效果達到最佳；
[0038]3.在散熱器基板內埋設燒結芯熱管，可以使得功率芯片產生的熱量快速擴散至散熱器基板的其他位置，使得散熱器基板上熱分布比較均勻，有效地提高了散熱器的散熱效率;
[0039]4.本發(fā)明的熱超導片式散熱器制造方便靈活，成本低，散熱能力大，重量輕、體積小，可替代熱管散熱器和部分水冷散熱器，尤其適合大功率高熱流密度的電子器件散熱需求，具有廣闊的市場前景和巨大的經濟價值。
【附圖說明】
[0040]圖1顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器立體結構示意圖。
[0041]圖2顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器的結構示意圖。
[0042]圖3顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器中的熱超導散熱翅片的管道部分局部截面放大圖。
[0043]圖4顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器中的內部封閉通道的形狀為六邊形蜂窩狀的熱超導散熱翅片的結構示意圖。
[0044]圖5顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器中的內部封閉通道的形狀為縱橫交錯的網狀的熱超導散熱翅片的結構示意圖。
[0045]圖6顯示為本發(fā)明實施例一中提供的熱超導片式散熱器中的內部封閉通道的形狀為首尾串聯(lián)的多個U形的熱超導散熱翅片的結構示意圖。
[0046]圖7顯示為本發(fā)明實施例二中提供的熱超導片式散熱器的結構示意圖。
[0047]圖8顯示為本發(fā)明實施例三中提供的熱超導片式散熱器的制造方法的流程圖。
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