專利名稱：散熱裝置的復(fù)合加工法及成品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱裝置的復(fù)合加工法及成品，特別是涉及一種利用高壓力推擠及摩擦熱而緊密貼合以消除不同材料間結(jié)合位置處的熱阻、使熱傳導(dǎo)效能提高的散熱裝置。
背景技術(shù)：
如圖1，就一般廣泛應(yīng)用在電腦產(chǎn)品內(nèi)的散熱器4而言，其主要具有一底座41及多數(shù)個(gè)平行并列并連接在底座41上而可用以與空氣產(chǎn)生熱交換效應(yīng)的散熱鰭片42，使散熱器4的底座41得以與一如中央處理器晶片等的發(fā)熱元件5接觸，進(jìn)而降低發(fā)熱元件5的溫度，而此種散熱器4的制造方法概可區(qū)分為一體成型及復(fù)合加工兩種。
一體成型的方式有使用鋁材料的鋁擠型制法、銅材料的銅壓鑄制法，更有使用金屬粉末材料進(jìn)行粉末冶金成型的制法，此種一體成型制作方法優(yōu)點(diǎn)在使用相同材料一次成型，使散熱器4的底座41與散熱鰭片42間較無(wú)熱阻產(chǎn)生，整體熱傳導(dǎo)效率相對(duì)較高，但是此種制法的缺點(diǎn)在于受到模具的模穴空間設(shè)計(jì)的限制，其所成型的散熱鰭片42厚度不能太薄且各散熱鰭片間的距離也不能太近，造成散熱鰭片42的整體密度不可能太過密集而有其限制，所以與空氣進(jìn)行熱交換的效能將因散熱鰭片42的密度無(wú)法提升而具有瓶頸存在。
另外，復(fù)合加工法則是使用熱加工的焊接法，如錫焊、銅焊或銀焊等，將各散熱鰭片42分別焊固在底座41上，也有使用冷加工的鉚接法，將各散熱鰭片42鉚接在底座41上，此種方式的優(yōu)點(diǎn)可不需如上述一體成型的方式受限于模具，所以可提高散熱鰭片42的密度，但是其缺點(diǎn)在底座41與散熱鰭片42中間會(huì)因?yàn)椴煌橘|(zhì)的焊接或鉚接而有一定的熱阻產(chǎn)生，換言的，以焊接來(lái)說，因焊料的熱傳導(dǎo)因數(shù)一般皆低于底座41及散熱鰭片42材料的熱傳導(dǎo)因數(shù)，且焊料、底座41及散熱鰭片42間并非緊密接觸而有間隙存在，使得焊接處形成整體散熱器4在傳熱上主要的熱阻所在，將使得散熱器4的導(dǎo)熱效果不甚理想。
此外，參考圖2，為因應(yīng)桌上型電腦內(nèi)的高運(yùn)作時(shí)脈的中央處理器晶片等高瓦數(shù)的發(fā)熱元件散熱使用，現(xiàn)今已有采用銅鋁復(fù)合加工的方式制成的散熱器6，其主要具有一中心導(dǎo)熱柱61，一般使用熱傳導(dǎo)因數(shù)較高的銅材料制成，使中心導(dǎo)熱柱61先放在一擠型模具內(nèi)，再隨鋁材料一同通過該擠型模具，使得中心導(dǎo)熱柱61外緣被以鋁擠型方式所形成的多數(shù)片散熱鰭片62所包覆，此種制法的優(yōu)點(diǎn)在可利用具有較高的熱傳導(dǎo)因數(shù)的中心導(dǎo)熱柱61以接觸發(fā)熱元件，以將發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量快速地進(jìn)行傳導(dǎo)并擴(kuò)散至各散熱鰭片62，另外，利用鋁材料比重約為銅材料三分的一的特性可降低整體散熱器6的重量。然而其缺點(diǎn)在，由于散熱鰭片62必須采用鋁擠型制法，因此將如前述受限在模具設(shè)計(jì)而同樣具有密度無(wú)法增加的難處，使得與空氣進(jìn)行熱交換的效能有一定的極限存在，若為求得更隹的熱傳導(dǎo)性而使中心導(dǎo)熱柱61所占的比例增加時(shí)，也將因銅材料比重較高而使得整體散熱器6的重量大幅提高。另外，因筆記型電腦內(nèi)部在上下厚度方向上嚴(yán)格受限的情況下，此種必須直接接觸在發(fā)熱元件上方的散熱器6將有其安裝上的困難。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種散熱裝置的復(fù)合加工法及成品，是利用高壓擠壓方式以消除不同構(gòu)件間結(jié)合的熱阻，并可使所制得的散熱裝置具有較高的散熱鰭片密度，可大幅提高熱傳導(dǎo)效率。
本發(fā)明提供一種散熱裝置的復(fù)合加工法，是應(yīng)用在一呈柱狀的導(dǎo)熱體及多數(shù)散熱鰭片的結(jié)合，其特征在于該加工法包含有以下步驟(1)利用一夾具以?shī)A持該散熱鰭片，并使相鄰該散熱鰭片間具有一定的間隔距離；(2)以一加工裝置對(duì)該導(dǎo)熱體施加壓力而迫使該導(dǎo)熱體與該散熱鰭片相互接近；(3)使該導(dǎo)熱體以緊配合方式穿過各該散熱鰭片，使該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片間相互接觸的位置處因擠壓摩擦的高溫而造成兩材料的局部熔融狀態(tài)；及(4)停止該導(dǎo)熱體與該等散熱鰭片間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片在相互接觸位置的材料相互熔合，待冷卻后該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片無(wú)間隙地結(jié)合為一體。
上述散熱裝置的復(fù)合加工法還可以具有如下附加特征該步驟(1)的散熱鰭片的對(duì)應(yīng)位置處可開設(shè)有定位孔，而該定位孔的大小不大于該導(dǎo)熱體的橫斷面面積。
該步驟(2)的加工裝置為一氣壓推進(jìn)機(jī)或油壓推進(jìn)機(jī)或超音波振蕩熔接機(jī)或旋轉(zhuǎn)熔接機(jī)。
本發(fā)明按所述的散熱裝置的復(fù)合加工法所制成的散熱裝置，其特征在于其包括一導(dǎo)熱體及多數(shù)散熱鰭片，該散熱鰭片彼此具有間隔距離地固定在該導(dǎo)熱體上，而該導(dǎo)熱體并具有一用以接觸一發(fā)熱體的接觸端部。
上述散熱裝置還可以具有如下附加特征該導(dǎo)熱體可以是一具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料。
該導(dǎo)熱體也可以是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)。
該導(dǎo)熱體也可以是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一可隨溫度改變而產(chǎn)生液氣相變化的導(dǎo)熱介質(zhì)。
該導(dǎo)熱體也可以是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一固態(tài)碳基導(dǎo)熱材料。
該導(dǎo)熱體也可以是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一高分子導(dǎo)熱材料。
該散熱鰭片可以為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料制成的薄片。
該散熱鰭片上可以設(shè)有多數(shù)個(gè)穿孔。
綜上所述，本發(fā)明的散熱裝置的復(fù)合加工法及成品的優(yōu)點(diǎn)在一、無(wú)結(jié)合熱阻因?qū)狍w1與散熱鰭片2間并不使用焊接方式連接，而是利用高壓產(chǎn)生接觸部份局部材料熔合的方式結(jié)合，因此導(dǎo)熱體1與散熱鰭片2間完全無(wú)間隙，使得熱傳導(dǎo)效能如同單一材料一般而沒有熱阻。
二、傳熱路徑較短由于散熱鰭片2是采用事先成型的方式，所以散熱鰭片2與導(dǎo)熱體1的結(jié)合可有效控制散熱鰭片2的數(shù)目與間隙，使得散熱鰭片2的整體密度可大幅提高，因此發(fā)熱元件3產(chǎn)生的熱量傳遞至散熱鰭片2處與空氣進(jìn)行熱交換的路徑相對(duì)縮短，熱交換效能可有效增加。
三、可使用不同橫斷面大小的導(dǎo)熱體1因?qū)狍w1與散熱鰭片2采復(fù)合加工方式，因此可使導(dǎo)熱體1的橫斷面面積具有不同的大小，例如使導(dǎo)熱體1接觸發(fā)熱元件3的接觸端部13具有較大的橫斷面面積，可用以增加發(fā)熱元件3與導(dǎo)熱體1的熱傳遞速率，而使導(dǎo)熱體1與散熱鰭片2連接處的橫斷面面積較小，則可使空氣以側(cè)面方向流過散熱鰭片2時(shí)，導(dǎo)熱體1對(duì)空氣的阻礙減少而能增加散熱鰭片2與空氣的熱交換速率。

下面通過最隹實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的散熱裝置的復(fù)合加工法及成品進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中圖1是一種傳統(tǒng)散熱器構(gòu)造示意圖；圖2是另一種傳統(tǒng)散熱器構(gòu)造俯視示意圖3是本發(fā)明的散熱裝置一較隹實(shí)施例構(gòu)造分解示意圖；圖4是該較隹實(shí)施例組合后示意圖；圖5是本發(fā)明的散熱裝置另一較隹實(shí)施例組合后示意圖，說明一導(dǎo)熱體內(nèi)填充有一熱傳導(dǎo)介質(zhì)；及圖6是本發(fā)明的散熱裝置另一較隹實(shí)施例組合后示意圖，說明各散熱鰭片上形成有多數(shù)個(gè)穿孔。
具體實(shí)施方式參閱圖3、圖4及圖5，本發(fā)明的散熱裝置的復(fù)合加工法主要應(yīng)用在一呈柱狀的導(dǎo)熱體1及多數(shù)散熱鰭片2的結(jié)合，本例中，導(dǎo)熱體1可為圖3及圖4所示為高導(dǎo)熱因數(shù)的金屬材料制成，如銅、鋁等，也可如圖5所示為一中空的金屬管11，使金屬管11內(nèi)部填充有液態(tài)或固態(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)12，液態(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)12可采用隨溫度變化產(chǎn)生氣相與液相變化的冷媒物質(zhì)，而固態(tài)的熱傳導(dǎo)介質(zhì)12則可使用碳基材料或高分子材料等等，又，散熱鰭片2則是事先以沖壓、沖鍛、擠出、金屬射出、壓鑄等等機(jī)械加工法將銅或鋁材料加工形成薄片狀。
其加工方法如下首先如圖3，利用一夾具(圖未示)將各散熱鰭片2夾持固定而不會(huì)相對(duì)移動(dòng)，使得相鄰散熱鰭片2的中間保持規(guī)格上所需的間隔距離，而各散熱鰭片2的對(duì)應(yīng)位置處可先開設(shè)一定位孔20，而定位孔20的大小不可大于所欲匹配的導(dǎo)熱體1的橫斷面面積。
再以一加工裝置(圖未示)對(duì)導(dǎo)熱體1施加壓力，迫使導(dǎo)熱體1接近散熱鰭片2的定位孔20。此加工裝置可使用氣壓推進(jìn)機(jī)、油壓推進(jìn)機(jī)、超音波振蕩熔接機(jī)或旋轉(zhuǎn)熔接機(jī)等，因此類加工裝置為現(xiàn)今普遍使用的加工機(jī)具，其構(gòu)造也非本發(fā)明的重點(diǎn)，在此即不詳細(xì)說明。
如圖4，由于定位孔20面積小于導(dǎo)熱體1的橫斷面面積，將造成導(dǎo)熱體1以緊配合方式逐一穿過各散熱鰭片2的定位孔20，進(jìn)而使導(dǎo)熱體1與各散熱鰭片2間相互接觸的位置處因擠壓摩擦產(chǎn)生高溫，進(jìn)而造成散熱鰭片2的定位孔20內(nèi)緣面與導(dǎo)熱體1的外壁面兩材料的局部熔融狀態(tài)，而若使用超音波振蕩熔接機(jī)時(shí)，更可在導(dǎo)熱體1穿過各散熱鰭片2后同時(shí)產(chǎn)生高頻率的振動(dòng)，造成導(dǎo)熱體1與各散熱鰭片2間更容易達(dá)到局部熔融的狀態(tài)，相同地，若改以旋轉(zhuǎn)熔接機(jī)進(jìn)行加工時(shí)，在導(dǎo)熱體1穿過各散熱鰭片2后可使導(dǎo)熱體1以其軸心產(chǎn)生快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借此造成導(dǎo)熱體1與各散熱鰭片2的中間借由旋轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生的高熱而有局部熔融的狀態(tài)發(fā)生。
最后，停止導(dǎo)熱體1與等散熱鰭片2間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得導(dǎo)熱體1與各散熱鰭片2相互接觸位置的材料得以相互熔合，冷卻后，導(dǎo)熱體1與各散熱鰭片2即可無(wú)間隙地結(jié)合成為一體。
如此，散熱裝置即可具有一上下方向直立的導(dǎo)熱體1及多數(shù)個(gè)以橫向平行并列的散熱鰭片2，而導(dǎo)熱體1的下端更可形成一接觸端部13，并借由一固定座14將接觸端部13定位在一如中央處理器晶片的發(fā)熱元件3上，使得接觸端部13接觸發(fā)熱元件3，以將發(fā)熱元件3的熱量傳遞至各散熱鰭片2，再由散熱鰭片2與空氣進(jìn)行熱交換后以降低發(fā)熱元件3的溫度。
又，利用上述制法，導(dǎo)熱體1可具有不同的斷面，例如使接觸端部13的斷面面積加大可有效提高與發(fā)熱元件3的接觸面積，而導(dǎo)熱體1與散熱鰭片2接觸部份的斷面面積可縮小，使得側(cè)向流動(dòng)的空氣流經(jīng)各散熱鰭片2間所受到導(dǎo)熱體1的阻礙更為縮小，散熱效能可因此提高。又如圖6，散熱鰭片2上也可事先設(shè)有多數(shù)個(gè)供空氣流通以形成表面擾流的穿孔21，可用以增加空氣與散熱鰭片2間的熱交換效率。
權(quán)利要求
1.一種散熱裝置的復(fù)合加工法，是應(yīng)用在一呈柱狀的導(dǎo)熱體及多數(shù)散熱鰭片的結(jié)合，其特征在于該加工法包含有以下步驟(1)利用一夾具以?shī)A持該散熱鰭片，并使相鄰該散熱鰭片間具有一定的間隔距離；(2)以一加工裝置對(duì)該導(dǎo)熱體施加壓力而迫使該導(dǎo)熱體與該散熱鰭片相互接近；(3)使該導(dǎo)熱體以緊配合方式穿過各該散熱鰭片，使該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片間相互接觸的位置處因擠壓摩擦的高溫而造成兩材料的局部熔融狀態(tài)；及(4)停止該導(dǎo)熱體與該等散熱鰭片間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片在相互接觸位置的材料相互熔合，待冷卻后該導(dǎo)熱體與各該散熱鰭片無(wú)間隙地結(jié)合為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置的復(fù)合加工法，其特征在于該步驟(1)的散熱鰭片的對(duì)應(yīng)位置處開設(shè)有定位孔，而該定位孔的大小不大于該導(dǎo)熱體的橫斷面面積。
3.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置的復(fù)合加工法，其特征在于該步驟(2)的加工裝置為一氣壓推進(jìn)機(jī)或油壓推進(jìn)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置的復(fù)合加工法，其特征在于該步驟(2)的加工裝置為一超音波振蕩熔接機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的散熱裝置的復(fù)合加工法，其特征在于該步驟(2)的加工裝置為一旋轉(zhuǎn)熔接機(jī)。
6.一種如權(quán)利要求1所述的散熱裝置的復(fù)合加工法所制成的散熱裝置，其特征在于其包括一導(dǎo)熱體及多數(shù)散熱鰭片，該散熱鰭片彼此具有間隔距離地固定在該導(dǎo)熱體上，而該導(dǎo)熱體并具有一用以接觸一發(fā)熱體的接觸端部。
7.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該導(dǎo)熱體是一具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料。
8.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該導(dǎo)熱體是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)。
9.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該導(dǎo)熱體是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一可隨溫度改變而產(chǎn)生液氣相變化的導(dǎo)熱介質(zhì)。
10.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該導(dǎo)熱體是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一固態(tài)碳基導(dǎo)熱材料。
11.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該導(dǎo)熱體是一中空的金屬管，該金屬管內(nèi)填充有一高分子導(dǎo)熱材料。
12.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該散熱鰭片為具有高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬材料制成的薄片。
13.如權(quán)利要求6所述的散熱裝置，其特征在于該散熱鰭片上設(shè)有多數(shù)個(gè)穿孔。
全文摘要
一種散熱裝置的復(fù)合加工法及成品，是應(yīng)用在一柱狀導(dǎo)熱體及多數(shù)散熱鰭片的結(jié)合，其加工步驟為利用一夾具夾持該等散熱鰭片，再對(duì)導(dǎo)熱體施加壓力而以緊配合方式穿過各散熱鰭片，造成導(dǎo)熱體與各散熱鰭片間相互接觸的位置處因擠壓摩擦的高溫而造成兩材料的局部熔融狀態(tài)而可無(wú)間隙地結(jié)合為一體，成為一導(dǎo)熱體外側(cè)連接有多數(shù)并列且相距一定間隔距離的散熱鰭片。本發(fā)明是利用高壓擠壓方式以消除不同構(gòu)件間結(jié)合的熱阻，并可使所制得的散熱裝置具有較高的散熱鰭片密度，可大幅提高熱傳導(dǎo)效率。
文檔編號(hào)H01L23/34GK1481208SQ0214163
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者簡(jiǎn)鵬, 簡(jiǎn) 鵬 申請(qǐng)人:簡(jiǎn)鵬, 簡(jiǎn) 鵬