專利名稱：散熱裝置的制造方法及散熱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冷卻發(fā)熱部件的散熱裝置的制造方法及散熱裝置。
背景技術：
為了冷卻半導體等發(fā)熱部件，有時采用水箱型(’ 7工一夕型)散熱裝置。作為 這樣的散熱裝置，例如公開有這樣的結構，即在散熱裝置的基座上形成將上部開放的溝道 (槽)，溝道具有其開放部的端部的間隔小于溝道底部的間隔的錐狀，在該溝道上通過壓力 嵌合導管，以使導管變形成與基座表面大致一致的平坦面，并在該平坦面接觸發(fā)熱部件而 冷卻發(fā)熱部件(日本特表平11-510962號公報)。在上述的散熱裝置結構中，由于槽構成為開放部的端部間隔與導管的直徑相等， 因此必須精細加工槽或導管。另外，當在槽中插入導管時，由于導管與槽的側面接觸，因此 導管有可能受到損傷。特別是，如果槽的加工精度差而槽的開放端的間隔小于導管直徑，則 在槽中插入導管時，導管與槽的側面摩擦而導管受到損傷，因此，若長時間使用散熱裝置， 則散熱裝置的傷痕逐年惡化，該傷痕有可能產(chǎn)生裂縫裂開而使水泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種散熱裝置的制造方法及散熱裝置，在基座上安裝導管 時，設置在散熱裝置的基座的槽的側面與導管不會接觸而使導管免受損傷。本發(fā)明的散熱裝置的制造方法具有第一工序和第二工序，在第一工序中，相對于 形成有上部開放的槽的基座，從其開放部將直徑小于所述槽的開放部的端部間隔的導管安 裝在槽中，該槽在兩側面分別具有沿著長度方向延伸且在面上具有不規(guī)則的形狀的部分， 這些部分例如為突起或凹部；在第二工序中，從所述槽的開放部的上方擠壓所述導管以使 導管的上部沿槽的開放部的水平面變形，并且使導管的兩側部沿槽的兩側部的內(nèi)表面變 形，由此，導管的兩側部卡止在所述突起或凹部。作為所述導管，能夠使用在內(nèi)部封入有流 體的導管。根據(jù)這樣的結構，與基座等的加工精度的好壞無關，能夠在設置于基座的槽中安 裝導管而導管不受到損傷。另外，當對導管進行變形加工時，由于導管的兩側面卡止在設置 于槽的突起或凹部，因此能夠不使用粘結劑等在槽內(nèi)固定導管。另外，能夠通過在導管內(nèi)封 入流體擠壓導管，使流體的壓力均勻地施加在導管的內(nèi)表面。由此，能夠使導管變形為其外 周面與槽的兩側面和底面的整體抵接。在本發(fā)明的散熱裝置的制造方法的實施方式中，能夠構成為如下。所述第二工序具有在所述槽的開放部設置具有沿上下方向引導擠壓夾具的導向面的導向夾具的第 三工序；以及沿著在所述第三工序中設置的導向夾具的導向面向下方引導所述擠壓夾具，并利 用擠壓夾具的擠壓面擠壓所述導管的上部，由此使該導管的上部沿槽的開放部的水平面變形的第四工序。在本發(fā)明的散熱裝置的制造方法的其他實施方式中，能夠構成為如下。具有第五工序將所述導管的上部或所述基座的上部切削，以使在所述第二工序 中變形的導管的上部與所述槽的開放部的水平面一致。


圖1 (A)和圖1⑶分別是通過本發(fā)明的制造方法制造的散熱裝置的基座和導管的 立體圖以及散熱裝置的基座和導管的主視圖的局部放大圖；圖2是用于說明散熱裝置的制造方法的流程圖；圖3(A) 圖3(F)是散熱裝置的組裝圖；圖4(A)和圖4(B)分別是散熱裝置單體的示意圖和安裝有發(fā)熱部件的散熱裝置的 示意圖；圖5(A) 圖5(C)是表示槽的其他結構例子的主視圖。
具體實施例方式圖IA是通過本發(fā)明的制造方法制造的散熱裝置的基座和導管的立體圖，圖IB是 散熱裝置的基座和導管的主視圖的局部放大圖。如圖IA所示，散熱裝置1包括基座3、導管7A和導管7B?；?是由鋁或鋁合金制成的金屬塊(板)，在基座3設有槽5A和槽5B，該槽5A 和槽5B在使半導體(例如IGBT)等發(fā)熱部件9 (參照圖4B)抵接的抵接面3A側具有開放 端(開放面)。在該槽5A中安裝導管7A，在槽5B中安裝導管7B。另外，槽5A和槽5B被 設置在與發(fā)熱部件9的底面抵接的位置，以便在抵接面3A抵接發(fā)熱部件9時，通過與發(fā)熱 部件9的底面抵接的導管7A和導管7B能夠有效地冷卻發(fā)熱部件9。S卩，導管7A和導管7B 被設置為關于抵接面3A的長度方向的中心線C線對稱。導管7A和導管7B的長度與基座 3的寬度方向的邊長L相等。另外，抵接面3A比發(fā)熱部件9的底面寬(參照圖4B)，在抵接面3A的各角部的附 近，設有用于安裝發(fā)熱部件9的四個螺紋孔4A，4B, 4C，4D。另外，抵接面3A被槽5A和槽5B分割為三個面3A1，3A2，3A3，在以下的說明中將這 三個面統(tǒng)稱為抵接面3A。導管7A和導管7B為銅制，是剖面為圓形的直管。導管7A和導管7B的內(nèi)部，在制 造時封入有流體，在使用時流通用于冷卻發(fā)熱部件9的流體而作為熱導管來使用。導管7A 和導管7B的全長比槽5A和槽5B的長度L長。導管7A和導管7B的全長可以根據(jù)散熱裝 置1的用途、安裝場所設定。槽5A和槽5B具有相同的剖面形狀。另外，導管7A和導管7B具有相同的剖面形 狀。在以下的說明中，為了簡化說明，主要說明槽5A和導管7A，但是，對于槽5B和導管7B 也進行同樣的加工。如圖IB所示，槽5A的剖面為矩形，由均為平面狀的側面51A、側面51B 和底面5IC構成。側面5IA與底面5IC之間的角部5ID以及側面5IB與底面5IC之間的角 部51E被加工成曲面狀。在槽5A的抵接面3A側的開放部中，將與抵接面3A平行的水平面 稱為開放面51F(在圖IB中用雙點劃線表示開放面51F)。
另外，在側面51A和側面51B的上端部(與開放面51F相接的部分)，形成有剖面 為Λ ( λ )形的突起53Α和突起53Β。突起53Α和突起53Β用于卡止安裝在槽5Α而變形的 導管。突起53Α和突起53Β沿著槽設置，其長度(縱深)用L來表示。另外，優(yōu)選將突起的前端和根部加工成弧形狀。由此，能夠防止金屬模被破壞，而 且在使導管變形時，能夠防止導管的外周面受到損傷。槽5Α的開放部的端部間隔即槽5Α的開放長度W大于導管7Α的直徑D。另外，相 對的側面51Α和側面51Β之間的寬度Y大于所述開放長度W。而且，槽5Α的深度(開放面 5IF與底面5IC之間的距離)F小于導管7Α的直徑D。由于基座3的槽5Α和導管7Α的尺寸被設定在如上所述的尺寸，因此，即使槽的加 工精度差而尺寸多少有些偏差，在槽5Α中安裝導管7Α時，導管7Α不會與槽5Α的側面和突 起發(fā)生摩擦。導管7Α的周長與包括開放面51F的槽5Α的周長大致相等。另外，雖然以使槽5Α 的兩側面51Α，51Β和底面51C(稱為槽5A的內(nèi)表面)與導管7A的外周面整體抵接的方式 進行變形加工，但是，根據(jù)導管7A的材質、槽5A的形狀不同，可能導管7A的一部分未與槽 5A的內(nèi)表面抵接。因此，優(yōu)選通過對導管7A進行變形加工的實驗來確定導管7A的周長、包 括開放面51F的槽5A的周長及槽5A的剖面形狀，以便使變形加工后的導管7A的上表面成 為與開放面51F —致的面，并且盡量使導管7A的側面和底面與槽的內(nèi)表面抵接。接著，說明散熱裝置的制造(組裝)方法。關于制造方法，也主要說明導管7A和 槽5A，但是，對于導管7B和槽5B也進行相同的加工。首先，如圖2所示，在安裝于基座3的導管7A的內(nèi)部封入流體(Si)。具體地講，在 圖IA所示的導管7A的一側開口部7A1，安裝能夠封入流體而使其不泄露的栓(未圖示)。 作為封入導管內(nèi)的流體，優(yōu)選例如水、油等液體，細的粒狀粉體，或者高壓空氣等氣體。當封 入液體時，使流體流入導管，一旦灌滿了導管，則在導管的另一側開口部7A2安裝栓以使流 體封入導管內(nèi)。另外，當封入高壓氣體時，在導管7A的開口部7A1，7A2安裝栓(未圖示)， 使用專用工具(未圖示)將氣體封入導管內(nèi)即可。這樣，通過預先在導管內(nèi)封入流體，擠壓導管的外周面時，由于流體的壓力均勻地 施加在導管的內(nèi)表面，因此，能夠使導管變形得其外周面與槽的兩側面和底面的整體抵接。另外，根據(jù)導管7A的材質、槽5A的剖面形狀，也有即使不在導管內(nèi)封入流體，使導 管變形得其外周面與槽的兩側面和底面的整體抵接的情況。在該情況下，不需要步驟Sl的 封入流體的處理、后述的步驟S7的取出流體的處理。接著，如圖3A和圖3B所示，在基座3的槽5A嵌入(安裝)導管7A(S2)。此時，由 于槽5A的寬度W大于導管7A的直徑D，因此，不會因槽5A與導管7A接觸而導管7A的外周 面受到損傷。接著，在槽5A的開放面51F的周圍設置導向夾具IlA和導向夾具11B(S3)。如圖 3C所示，該導向夾具是用于在上下方向引導擠壓夾具13的夾具，由長方體狀的鋼材制成， 其長度大于或等于槽5A和槽5B的長度L。另外，擠壓夾具13是用于擠壓導管7A的夾具， 由長方體狀的鋼材制成，其長度大于或等于槽5A和槽5B的長度L。通過沿著開放面51F的 周圍設置導向夾具IlA和導向夾具11B，能夠防止在使用擠壓夾具13從開放面51F側擠壓 導管7A時，導管7A的一部分超過開放面51F而突出在基座3的抵接面3A上。
如圖3C所示，在導向夾具IlA與導向夾具IlB之間設置擠壓夾具13 (S4)。接著， 如圖3D所示，使擠壓夾具13沿著導向夾具IlA和導向夾具IlB滑移，從槽的上方擠壓導管 7A。從而，使導管7A變形為導管7A的上部成為與開放面51F —致的面，其他部分與槽5A 的兩側面51A，51B和底面51C抵接，由突起53A，53B卡止導管的上部。另外，擠壓夾具13不限于圖3所示的形狀，例如可以是能夠沿著導向夾具IlA和 導向夾具IlB移動的、具有輥狀的擠壓面的裝置。當基座3構成為長度L更長的形狀以便 在基座3安裝多個發(fā)熱部件9時，使用由長方體狀的鋼材制成的擠壓夾具13難以一下子使 導管7A變形。在這樣的情況下，能夠通過使輥狀的擠壓夾具沿著導向夾具11A，11B移動并 擠壓導管7A，使導管7A的整體發(fā)生變形，使導管7A的形狀構成為其平面7A3與槽5A的開 放面5IF—致。如果導管7A的變形結束，則撤去導向夾具11A、導向夾具IlB和擠壓夾具13 (S6)。 然后，卸下安裝在導管7A兩端的栓，取出導管7A內(nèi)的流體(S7)。通過步驟S5的變形加工， 導管7A被突起53A和突起53B卡止，因此導管7A不會從槽5A中脫落。根據(jù)槽5A與導管7A的尺寸關系，或者增加或減少步驟S5中的擠壓力，如圖3E所 示，變形加工后的導管7A比開放面51F突出；或者，如圖3F所示，變形加工后的導管7A比 開放面51F更向槽5A的內(nèi)側陷入，即導管7A的平面7A3、導管7B的平面7B3與基座3的抵 接面3A不形成同一平面。在這樣的情況下，對導管7A (導管7B)或基座3的抵接面3A的 至少一方進行切削加工，使得導管7A的平面7A3、導管7B的平面7B3與基座3的抵接面3A 形成同一平面(S8)。如圖3E所示，當導管7A比開放面51F突出時，主要切削導管7A即可。另外，如圖 3F所示，當導管7A比開放面51F更向槽5A的內(nèi)側陷入時，主要切削基座3的抵接面3A即 可。通過這樣的切削加工，能夠由導管7A的平面7A3、導管7B的平面7B3和基座3的抵接 面3A形成同一平面。這樣，通過將散熱裝置的上表面加工成平面，能夠使發(fā)熱部件9的底 面緊密貼合，能夠可靠地冷卻發(fā)熱部件9。另外，如果切削導管7A，則有必要使用厚度比被切削的厚度厚的導管，以便在切削 后導管不開口。另外，在步驟S5中，如果由導管7A的平面7A3、導管7B的平面7B3和基座 3的抵接面3A形成同一平面，則在步驟S8中不需要進行切削加工。如果導管7A和導管7B的變形加工和切削加工結束，則如圖4A所示完成散熱裝置 1的制造。在使用散熱裝置1時，如圖4B所示，在散熱裝置1的上表面(基座3的抵接面3A) 上抵接發(fā)熱部件(作為一個例子圖示IGBT模塊)9的底面，并將螺絲IOA IOD安裝在螺 紋孔4A 4D，以固定發(fā)熱部件9即可。如果僅使用一個散熱裝置1，則使用未圖示的連接導管來連接導管7A的開口部 7A1和導管7B的開口部7B1。另外，將導管7A的開口部7A2和導管7B的開口部7B2經(jīng)由 未圖示的連接導管或者直接與泵(未圖示)連接，使流體流通(循環(huán))在導管7A和導管7B 的內(nèi)部，以冷卻發(fā)熱部件9即可。另外，如果使用多個散熱裝置1，則將散熱裝置1排列并使用未圖示的連接導管連 接各導管7A和導管7B的開口部。另外，將任一個導管與泵連接。然后，利用該泵，將流體 流通(循環(huán))在各散熱裝置1的導管7A和導管7B的內(nèi)部，以冷卻各發(fā)熱部件9即可。另外，也能夠使散熱裝置1的長度L更長，在一個散熱裝置上安裝多個發(fā)熱部件9。接著，設置在基座3的槽5A的側面5IA和側面5IB的突起位置不限于圖1和圖3 所示的位置，只要能夠卡止導管7A，可以是其他位置。例如，如圖5A所示，在比槽5A2的側 面51A2和側面51B2的上端部低的位置，即在不與開放面51F2相接的位置設置突起53A2 和突起53B2即可。此時，將突起加工成其剖面形狀為前端圓滑的形狀，例如淚珠形狀、弧形 狀即可。通過在如上所述的位置設置突起，當使導管7A變形時，由于突起53A2和突起53B2 陷入導管7A，因此能夠將導管7A可靠地固定在槽5A2內(nèi)。另外，可以在槽的側面設置凹部，而不是突起。凹部設置在比槽的側面的上端部低 的位置即不與槽的開放面相接的位置即可。例如，如圖5B所示，在槽5A3的側面51A3與側 面51B3的中間部設置凹部53A3和凹部53B3即可。另外，如圖5C所示，也可以在槽5A4的 側面51A4與側面51B4的下端部(底面51C側)設置凹部53A4和凹部53B4。這樣，通過在 槽的側面設置凹部，由于導管變形而陷入凹部，因此，利用凹部的上部突出的部分使導管7A 卡止在槽內(nèi)。因此，能夠將導管7A可靠地固定在槽5A3和槽5A4內(nèi)。圖5所示的突起或凹部也可間斷地設置在槽的縱深方向上。通過使突起或凹部形 成為這種形狀，能夠可靠地防止導管7A向基座3的側面3S1或側面3S2的方向錯移。另外，優(yōu)選將突起或凹部的前端、根部的部分加工成弧形狀。由此，能夠防止金屬 模受到損傷，而且，在使導管變形時，能夠防止導管的外周面受到損傷。另外，如果將設置在基座3的槽形成為圖5所示的形狀，如基于圖IB說明的那樣， 從槽的上部的開放面?zhèn)?抵接面3A側)看到的兩側面間(突起53A2與突起53B2之間、側 面51A3與側面51B3之間以及側面51A4與側面51B4之間)的開放長度W大于導管7A的 直徑D。另外，除了突起53A2和突起53B2的側面51A2與側面51B2之間的寬度Y，或者兩 個凹部之間(凹部53A3與凹部53B3之間以及凹部53A4與凹部53B4之間)的寬度X大于 上述開放長度W。而且，槽5A的深度(開放面51F與底面51C之間的距離)F小于導管7A 的直徑D。另外，通過對導管進行變形加工的試驗，確定導管7A的周長、包括開放面的槽的 周長及槽的剖面形狀，以便使導管7A的上表面成為與開放面51F —致的面，并且使導管的 周面盡量抵接在槽的周面。在以上的說明中，說明了在基座上安裝兩個導管的結構，但是本發(fā)明不限于此，只 要導管與發(fā)熱部件的底面抵接并能夠有效地進行冷卻，可以采用一個導管，也可以采用多 個導管。另外，關于基座、導管、導向夾具及擠壓夾具的材質，只要能夠有效地使導管變形， 而且能夠有效地使發(fā)熱部件冷卻，也可以采用其他材質。
權利要求
一種散熱裝置的制造方法，其特征在于，具有第一工序，相對于形成有上部開放的槽的基座，從其開放部將直徑小于所述槽的開放部的端部間隔的導管安裝在槽中，該槽在兩側面分別具有沿著長度方向延伸且在面上具有不規(guī)則的形狀的部分；以及第二工序，從所述槽的開放部的上方擠壓所述導管以使導管的上部沿槽的開放部的水平面變形，并且使導管的兩側部沿槽的兩側部的內(nèi)表面變形，由此，導管的兩側部卡止在所述部分；通過將導管安裝在形成于基座的槽中，制造散熱裝置。
2.如權利要求1所述的散熱裝置的制造方法，其特征在于，所述部分為突起。
3.如權利要求1所述的散熱裝置的制造方法，其特征在于，所述部分為凹部。
4.如權利要求1所述的散熱裝置的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，所述導管是封入有流體的導管。
5.如權利要求1所述的散熱裝置的制造方法，其特征在于，所述第二工序具有在所述槽的開放部設置具有沿上下方向引導擠壓夾具的導向面的導向夾具的第三工 序；以及沿著在所述第三工序中設置的導向夾具的導向面向下方引導所述擠壓夾具，并利用擠 壓夾具的擠壓面擠壓所述導管的上部，由此使該導管的上部沿槽的開放部的水平面變形的 第四工序。
6.如權利要求1所述散熱裝置的制造方法，其特征在于，具有第五工序將所述導管的上部或所述基座的上部切削，以使在所述第二工序中變 形的導管的上部與所述槽的開放部的水平面一致。
7.如權利要求1所述的散熱裝置的制造方法，其特征在于，所述突起或凹部分別設置在所述槽的兩側面中不與開放部相接的位置。
8.根據(jù)權利要求1的制造方法制造的散熱裝置。
9.根據(jù)權利要求2的制造方法制造的散熱裝置。
10.根據(jù)權利要求3的制造方法制造的散熱裝置。
11.根據(jù)權利要求4的制造方法制造的散熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種散熱裝置的制造方法及散熱裝置。該散熱裝置的制造方法具有第一工序相對于形成有在兩側面分別具有突起或凹部且上部開放的槽的基座，從其開放部將直徑小于所述槽的開放部的端部間隔的導管安裝在槽中。接著，從所述槽的開放部的上方擠壓所述導管以使導管的上部沿槽的開放部的水平面變形，并且使導管的兩側部沿槽的兩側部的內(nèi)表面變形。在該第二工序中導管的兩側部卡止在所述突起或凹部。
文檔編號B21D53/02GK101927304SQ20101021625
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月23日
發(fā)明者中野五郎, 橫山修二 申請人:株式會社三社電機制作所