大功率集成發(fā)熱器件均溫支架及大功率集成發(fā)熱器件組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架及采用該均溫支架的新型大功率集成發(fā)熱器件組件，該均溫支架包括板狀熱管，板狀熱管為金屬材料擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上并排排列的微熱管陣列的平板結(jié)構(gòu)，各微熱管的管側(cè)壁互連，各微熱管的等效直徑為0.2mm—3.8mm，各微熱管相互獨(dú)立，板狀熱管具有與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸的板狀平面。該均溫支架具有可靠性高、導(dǎo)熱效率高、可機(jī)械加工、承壓與耐溫性能高以及成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】大功率集成發(fā)熱器件均溫支架及大功率集成發(fā)熱器件組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于導(dǎo)熱【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架及采用該均溫支架的新型大功率集成發(fā)熱器件組件。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)制作的大功率集成發(fā)熱器件如LED集成芯片通常具有體積小、高光效的特點(diǎn)，在工作時(shí)隨著其發(fā)熱量和熱流密度的增加，將大功率集成發(fā)熱器件的熱量有效擴(kuò)散開(kāi)從而容易實(shí)現(xiàn)有效散熱是必須解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有大功率LED集成芯片或者COB (Chip on Board，板上芯片)的基板一般采用導(dǎo)熱性能良好的材料，或者均溫板來(lái)導(dǎo)出大功率集成發(fā)熱器件的熱量，但一般導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱能力已不能滿足系統(tǒng)散熱要求。如圖1所示結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)均溫板也稱為蒸汽腔(VC)，包括上下蓋合的密封銅板1，銅板內(nèi)形成空腔，空腔內(nèi)設(shè)置有上下支撐的一個(gè)或多個(gè)支撐柱2，各支撐柱2僅一端與銅板I焊接固定，通過(guò)銅板I空腔內(nèi)的液體工質(zhì)在工作時(shí)進(jìn)行的相變換熱將貼合于銅板表面的大功率集成發(fā)熱器件3的熱量傳導(dǎo)至均溫板的各部分。這種結(jié)構(gòu)的均溫板的蓋合的銅板I周緣密封工藝復(fù)雜，制作成本高，且均溫板的腔體內(nèi)全連通，使得即便一處泄露也會(huì)使得均溫板整體失效，故可靠性差，此外，這種均溫板不抗張力，在高于用液體工質(zhì)沸點(diǎn)溫度下容易變形，因而無(wú)法進(jìn)行焊接如回流焊接工藝，也不能進(jìn)行打孔等機(jī)械加工，LED集成芯片等大功率集成發(fā)熱器件無(wú)法有效固定在均溫板上。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的COB基板(支架)存在的導(dǎo)熱性能嚴(yán)重不足，而傳統(tǒng)均溫板存在制作復(fù)雜、機(jī)械加工性能差、可靠性差、成本高且不抗高溫的問(wèn)題，提供一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，該均溫支架具有可靠性高、高熱導(dǎo)性、可焊接及打孔等機(jī)械加工性能以及成本低的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型還涉及一種采用該均溫支架的新型大功率集成發(fā)熱器件組件。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，包括板狀熱管，所述板狀熱管為金屬材料擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上并排排列的微熱管陣列的平板結(jié)構(gòu)，各微熱管的管側(cè)壁互連，所述各微熱管的等效直徑為0.2mm—3.8mm，各微熱管相互獨(dú)立，所述板狀熱管具有與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸的板狀平面。
[0006]還包括金屬基板，所述板狀熱管的板狀平面通過(guò)金屬基板與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸。
[0007]所述金屬基板內(nèi)具有基板槽，所述板狀熱管嵌套入基板槽內(nèi)。
[0008]所述板狀熱管的厚度為Imm—5mm,所述金屬基板的基板槽的槽底厚度為2_—30mmo
[0009]所述板狀熱管的各微熱管的內(nèi)壁上設(shè)置有擠壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微熱管內(nèi)壁形成沿微熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0010]所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的寬度為0.02mm一0.4mm,所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的高度為0.1mm一2mm。
[0011]一種新型大功率集成發(fā)熱器件組件，包括一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件，其特征在于，還包括上述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，所述大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面通過(guò)焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接與均溫支架的板狀平面固定連接。
[0012]所述大功率集成發(fā)熱器件為L(zhǎng)ED集成芯片。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下:
[0014]本實(shí)用新型提供的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，設(shè)置特定的板狀熱管結(jié)構(gòu)，形成擠壓沖壓成型的具有微熱管陣列的平板結(jié)構(gòu)，各微熱管的管側(cè)壁互連，各微熱管相互獨(dú)立工作，各微熱管通過(guò)內(nèi)部的液體工質(zhì)進(jìn)行的相變換熱自然形成熱管效應(yīng)，通過(guò)板狀熱管所具有的用于與一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸的板狀平面作為吸熱傳導(dǎo)面，將大功率集成發(fā)熱器件的熱量傳導(dǎo)至板狀熱管的各部分，即板狀熱管起到熱量均衡傳導(dǎo)的作用，這就避免了熱量集中導(dǎo)致大功率集成發(fā)熱器件溫度過(guò)高，發(fā)光效率低以及壽命縮短的問(wèn)題。熱管技術(shù)具有傳熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，板狀熱管擠壓或沖壓成型且各微熱管的管側(cè)壁互連，增強(qiáng)了整個(gè)板狀熱管的抗壓能力，由于各微熱管相互獨(dú)立，這樣即使某微熱管被損壞如發(fā)生泄漏也不會(huì)影響其它微熱管的工作，提高了可靠性，且便于安全維護(hù)，避免了現(xiàn)有技術(shù)若一處泄露也會(huì)使得均溫板整體失效而導(dǎo)致的可靠性差的問(wèn)題。板狀熱管由于采用擠壓或沖壓成型，故避免了現(xiàn)有技術(shù)采用上下蓋合的銅板密封的問(wèn)題，本實(shí)用新型的板狀熱管制作工藝簡(jiǎn)單，抗張力，在高溫情況下不易變形，具有可焊接及打孔等機(jī)械加工性能，并降低了成本，提高了可靠性。
[0015]板狀熱管的板狀平面可以直接或間接與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸，當(dāng)間接接觸時(shí)，是通過(guò)金屬基板與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸，可以將一個(gè)或多個(gè)板狀熱管與金屬基板結(jié)合，或者將板狀熱管嵌套入金屬基板的基板槽內(nèi)，板狀熱管與金屬基板結(jié)構(gòu)相匹配，在金屬基板和板狀熱管的配合工作下，能夠?qū)⒋蠊β始砂l(fā)熱器件發(fā)熱面的熱量在均溫支架上(金屬基板和板狀熱管)快速傳導(dǎo)均勻，該設(shè)置能夠起到進(jìn)一步保護(hù)板狀熱管的作用，這樣大功率集成發(fā)熱器件可直接通過(guò)某種工藝固定在金屬基板上，而不影響金屬基板內(nèi)的板狀熱管，進(jìn)一步提高了整個(gè)均溫支架的可靠性。
[0016]設(shè)置板狀熱管的厚度為1_一5mm,所述金屬基板的基板槽的槽底厚度為2_—30mm，在保證板狀熱管內(nèi)的液體工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)的熱傳導(dǎo)能力，并能更有效地減少接觸熱阻。
[0017]優(yōu)選在板狀熱管的各微熱管的內(nèi)壁上設(shè)置擠壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，能夠促進(jìn)液體工質(zhì)的流動(dòng)，進(jìn)一步增強(qiáng)液體工作的換熱能力，微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微熱管內(nèi)壁形成沿微熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生高強(qiáng)度的相變換熱。設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)的寬度為0.02mm一0.4mm,毛細(xì)結(jié)構(gòu)的高度為0.1mm一2mm,使得板狀熱管能夠具有很高的傳熱能力，而且可以增強(qiáng)板狀熱管乃至整個(gè)均溫支架本身抗彎、抗熱等力學(xué)性能。
[0018]本實(shí)用新型還涉及一種采用該均溫支架的新型大功率集成發(fā)熱器件組件，該組件將大功率集成發(fā)熱器件均溫支架與一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件兩部分相配合，所有的大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面通過(guò)焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接與均溫支架的板狀平面固定連接，使得兩部分連接在一起形成一個(gè)整體，構(gòu)成了一個(gè)可以在大功率集成發(fā)熱器件工作時(shí)熱量傳導(dǎo)并快速起到均溫作用的新型大功率集成發(fā)熱器件組件。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為現(xiàn)有的COB均溫板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型大功率集成發(fā)熱器件均溫支架的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本實(shí)用新型大功率集成發(fā)熱器件均溫支架的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型大功率集成發(fā)熱器件組件的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為圖4的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為本實(shí)用新型大功率集成發(fā)熱器件均溫支架的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為圖6的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中各標(biāo)號(hào)列示如下:
[0027]I 一銅板；2 —支撐柱；3 —大功率集成發(fā)熱器件；4 一大功率集成發(fā)熱器件均溫支架；5 —板狀熱管；6 —微熱管；7 —板狀平面；8 —金屬基板；9 一螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明。
[0029]本實(shí)用新型涉及一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4包括板狀熱管5，該板狀熱管5為金屬材料擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上并排排列的微熱管6陣列的平板結(jié)構(gòu)，即多個(gè)微熱管6形成微熱管陣列，各微熱管6的管側(cè)壁互連，設(shè)置各微熱管6的等效直徑(或者稱為等效內(nèi)徑)為0.2mm-3.8mm,各微熱管6相互獨(dú)立，板狀熱管5具有與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸的板狀平面
7。在圖2所示實(shí)施例中，板狀熱管5的板狀平面7用于直接與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸。
[0030]圖3為本實(shí)用新型大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4的另一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4包括板狀熱管5和金屬基板8，金屬基板8內(nèi)具有基板槽，板狀熱管5整體嵌套入金屬基板8的基板槽內(nèi)，板狀熱管5與金屬基板8結(jié)構(gòu)相匹配，該實(shí)施例的板狀熱管5的板狀平面7是通過(guò)金屬基板8與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸，即板狀熱管5的板狀平面7為間接與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸。此外，金屬基板還可以是平板型結(jié)構(gòu)，此時(shí)，板狀熱管5無(wú)需嵌套，而是直接與金屬基板固定連接，也可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)板狀熱管5與金屬基板相結(jié)合，板狀熱管5通過(guò)金屬基板間接與功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸。
[0031]為在保證板狀熱管5內(nèi)的液體工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)的熱傳導(dǎo)能力，并能更有效地減少接觸熱阻，優(yōu)選設(shè)置板狀熱管5的厚度為Imm — 5_，設(shè)置金屬基板8的基板槽的槽底厚度為2_ — 30_。板狀熱管5的微熱管6的截面可以是如圖2所示的圓形，也可以是如圖3所示的矩形，還可以是橢圓、三角形等其它形狀，為進(jìn)一步增強(qiáng)液體工作的換熱能力，以及增強(qiáng)板狀熱管乃至整個(gè)均溫支架本身抗彎、抗熱等力學(xué)性能，可以在板狀熱管5的各微熱管6的內(nèi)壁上設(shè)置有擠壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，圖中未顯示，微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微熱管6內(nèi)壁形成沿微熱管6長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)選設(shè)置毛細(xì)結(jié)構(gòu)的寬度為0.02mm一0.4mm,毛細(xì)結(jié)構(gòu)的高度為0.1mm一2_。
[0032]本實(shí)用新型還涉及一種新型大功率集成發(fā)熱器件組件，該組件包括一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件3，該大功率集成發(fā)熱器件3可以是LED集成芯片，也可以是其它電力電子器件，如可控硅等；還包括圖2和圖3所示的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4，大功率集成發(fā)熱器件3的發(fā)熱面通過(guò)焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接與大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4的板狀平面7直接或間接的達(dá)到固定連接。如圖4所示的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為其截面結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例的新型大功率集成發(fā)熱器件組件包括一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件3和圖2所示的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4，大功率集成發(fā)熱器件3的發(fā)熱面通過(guò)如焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接等工藝與大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4的板狀平面7直接固定連接，該實(shí)施例是采用螺釘9擰接固定。采用螺釘擰接固定時(shí)，螺釘穿透微熱管陣列時(shí)，螺釘所在位置可以是實(shí)心帶，也可以是微熱管，當(dāng)是微熱管時(shí)，該微熱管會(huì)被破壞，但幾乎不影響微熱管陣列的整體性能。圖6為新型大功率集成發(fā)熱器件組件的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為其截面結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例的新型大功率集成發(fā)熱器件組件包括一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件3和圖3所示的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4，大功率集成發(fā)熱器件3的發(fā)熱面通過(guò)焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接等工藝通過(guò)大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4的金屬基板8與板狀平面7固定連接，該實(shí)施例是采用螺釘9擰接固定。本實(shí)用新型的新型大功率集成發(fā)熱器件組件將大功率集成發(fā)熱器件均溫支架4與大功率集成發(fā)熱器件3這兩部分相配合，固定連接在一起構(gòu)成一個(gè)整體，形成了一個(gè)在大功率集成發(fā)熱器件工作時(shí)進(jìn)行熱量傳導(dǎo)并快速起到均溫作用的新型大功率集成發(fā)熱器件組件。
[0033]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說(shuō)明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，包括板狀熱管，所述板狀熱管為金屬材料擠壓或沖壓成型的具有兩個(gè)或兩個(gè)以上并排排列的微熱管陣列的平板結(jié)構(gòu)，各微熱管的管側(cè)壁互連，所述各微熱管的等效直徑為0.2mm — 3.8mm，各微熱管相互獨(dú)立，所述板狀熱管具有與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸的板狀平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，還包括金屬基板，所述板狀熱管的板狀平面通過(guò)金屬基板與大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，所述金屬基板內(nèi)具有基板槽，所述板狀熱管嵌套入基板槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，所述板狀熱管的厚度為Imm—5mm,所述金屬基板的基板槽的槽底厚度為2_—30_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，所述板狀熱管的各微熱管的內(nèi)壁上設(shè)置有擠壓成型的具有強(qiáng)化傳熱作用的若干微翅片，所述微翅片的大小和結(jié)構(gòu)適合于與微熱管內(nèi)壁形成沿微熱管長(zhǎng)度方向走向的毛細(xì)結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，其特征在于，所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的寬度為0.02mm一0.4mm,所述毛細(xì)結(jié)構(gòu)的高度為0.1mm一2mm。
7.一種新型大功率集成發(fā)熱器件組件，包括一個(gè)或多個(gè)大功率集成發(fā)熱器件，其特征在于，還包括權(quán)利要求1至6之一所述的大功率集成發(fā)熱器件均溫支架，所述大功率集成發(fā)熱器件的發(fā)熱面通過(guò)焊接或螺絲擰接或?qū)崮z粘接與均溫支架的板狀平面固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型大功率集成發(fā)熱器件組件，其特征在于，所述大功率集成發(fā)熱器件為L(zhǎng)ED集成芯片。
【文檔編號(hào)】H01L33/64GK203536416SQ201320692425
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】趙耀華, 張楷榮 申請(qǐng)人:趙耀華, 張楷榮