熱超導(dǎo)散熱器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)散熱器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電力電子技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)生的熱散除，會導(dǎo)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(dǎo)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(qū)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(shè)置有多個鋁散熱片的鋁擠型散熱器、插片散熱器、和鏟片散熱器。由于鋁和鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)在220W/m.K以內(nèi)，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(fù)雜、體積大、價格高、有腐蝕和結(jié)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散熱器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種熱超導(dǎo)散熱器及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)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(fù)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(guān)目的，本發(fā)明提供一種熱超導(dǎo)散熱器，所述熱超導(dǎo)散熱器包括:若干個隔板及若干個熱超導(dǎo)散熱翅片；其中
[0009]所述隔板與所述熱超導(dǎo)散熱翅片交替排布，且所述隔板的一端面與所述熱超導(dǎo)散熱翅片的一端面相平齊，共同構(gòu)成適于安裝功率器件的安裝面；
[0010]所述熱超導(dǎo)散熱翅片與所述隔板固定連接。
[0011]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)散熱翅片包括兩塊通過輥壓工藝復(fù)合在一起的板材，所述兩塊板材之間通過吹脹工藝形成相互連通的具有一定結(jié)構(gòu)形狀的封閉管道，且所述兩塊板材的表面形成有與所述封閉管道相對應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)；所述封閉管道內(nèi)填充有傳熱工質(zhì)。
[0012]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，所述隔板包括側(cè)邊隔板及位于所述側(cè)邊隔板之間的中間隔板；所述側(cè)邊隔板靠近所述中間隔板的一側(cè)及所述中間隔板的兩側(cè)均設(shè)有溝槽，所述溝槽的形狀與所述熱超導(dǎo)散熱翅片位于隔板之間的凸起結(jié)構(gòu)的形狀相匹配；所述熱超導(dǎo)散熱翅片位于隔板之間的凸起結(jié)構(gòu)位于所述溝槽內(nèi)。
[0013]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)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(wǎng)狀、首尾串聯(lián)的多個U形、菱形結(jié)構(gòu)、三角形結(jié)構(gòu)、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)、或其中任一種以上任意組合。
[0014]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，部分所述封閉管道位于所述隔板之間，位于所述隔板之間所述封閉管道包括第一直邊子管道及第二直邊子管道；所述第一直邊子管道沿所述熱超導(dǎo)散熱翅片的長度方向分布，所述第二直邊子管道與所述第一直邊子管道的兩端垂直連接。
[0015]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，位于所述隔板之間所述封閉管道還包括弧形子管道，所述第一直邊子管道及所述第二直邊子管道經(jīng)由所述弧形子管道相連接。
[0016]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)散熱翅片為板狀相變抑制熱管或板狀脈動熱管。
[0017]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)散熱翅片及所述隔板的材料為銅、銅合金、鋁或鋁合金或其中任一種以上的任意組合。
[0018]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)散熱翅片與所述隔板通過壓合工藝、導(dǎo)熱膠粘結(jié)工藝、釬焊焊接工藝、壓合與導(dǎo)熱膠粘結(jié)組合工藝、壓合與釬焊組合工藝或是機械壓合與摩擦攪拌焊組合工藝固定連接。
[0019]本發(fā)明還提供一種熱超導(dǎo)散熱器的制造方法，所述制造方法包括:
[0020]采用吹脹工藝制造熱超導(dǎo)散熱翅片，以在所述熱超導(dǎo)散熱翅片內(nèi)部形成有相互連通且具有一定結(jié)構(gòu)形狀的封閉管道，并在所述熱超導(dǎo)散熱翅片表面形成與所述封閉管道相對應(yīng)的凸起結(jié)構(gòu)；
[0021]提供若干個隔板，將所述隔板與所述熱超導(dǎo)散熱翅片間隔排布，并使所述熱超導(dǎo)散熱翅片的一端面與所述隔板的一端面相平齊；
[0022]將所述熱超導(dǎo)散熱翅片與所述隔板固定連接。
[0023]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)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(dǎo)散熱翅片的具體方法為:
[0024]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；
[0025]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；
[0026]將所述兩塊板材的打毛面貼合并三邊對齊，沿邊鉚合；
[0027]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(fù)合板材；
[0028]將所述復(fù)合板材進行軟化退火，待冷卻至室溫后在所述板材對應(yīng)石墨線路的位置鉆工藝孔至石墨層；
[0029]經(jīng)所述工藝孔向所述復(fù)合板材內(nèi)充入高壓流體至所述復(fù)合板材膨脹，在所述復(fù)合板材兩表面形成所述凸起結(jié)構(gòu)的同時在所述復(fù)合板材內(nèi)部形成相互連通且具有一定形狀的管道；
[0030]經(jīng)所述工藝孔向所述管道內(nèi)注入傳熱工質(zhì)，并密封所述工藝孔。
[0031]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述隔板包括側(cè)邊隔板及位于所述側(cè)邊隔板之間的中間隔板；在將所述隔板與所述熱超導(dǎo)散熱翅片間隔排布之前，還包括在所述側(cè)邊隔板靠近所述中間隔板的一側(cè)及所述中間隔板的兩側(cè)開設(shè)與位于所述隔板之間的凸起結(jié)構(gòu)的形狀相匹配的溝槽的步驟；所述溝槽適于在所述隔板與所述熱超導(dǎo)散熱翅片間隔排布時容納所述凸起結(jié)構(gòu)。
[0032]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)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(wǎng)狀、首尾串聯(lián)的多個U形、菱形結(jié)構(gòu)、三角形結(jié)構(gòu)、圓環(huán)形結(jié)構(gòu)、或其中任一種以上結(jié)構(gòu)的任意組合。
[0033]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，部分所述封閉管道位于所述隔板之間，位于所述隔板之間所述封閉管道包括第一直邊子管道及第二直邊子管道；所述第一直邊子管道沿所述熱超導(dǎo)散熱翅片的長度方向分布，所述第二直邊子管道與所述第一直邊子管道的兩端垂直連接。
[0034]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，位于所述隔板之間所述封閉管道還包括弧形子管道，所述第一直邊子管道及所述第二直邊子管道經(jīng)由所述弧形子管道相連接。
[0035]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，所述熱超導(dǎo)散熱翅片為板狀相變抑制熱管或板狀脈動熱管。
[0036]作為本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器的制造方法的一種優(yōu)選方案，通過壓合工藝、導(dǎo)熱膠粘結(jié)工藝、釬焊焊接工藝、壓合與導(dǎo)熱膠粘結(jié)組合工藝、壓合與釬焊組合工藝或是機械壓合與摩擦攪拌焊組合工藝將所述熱超導(dǎo)散熱翅片與所述隔板固定連接。
[0037]如上所述，本發(fā)明的熱超導(dǎo)散熱器及其制造方法，具有以下有益效果:
[0038]1.采用熱超導(dǎo)散熱翅片替代現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)散熱片，使得所