CN100427871C - 热管散热器的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种不需第三介质而接合热管与散热器的制造方法，通过将串有鳍片的U型热管埋设于导热块内部而构成。其中，导热块由对应设置的矩形板底座与上盖在一面定位接合而成，底座开设多个与热管的吸热端对应的容置槽，上盖开设多个与热管的冷凝端对应的穿孔，底面则有多个与热管的吸热端内侧对应设置的凸起部，并且，上盖与底座有相互扣合的定位部，从而使得上盖被冷凝端穿设并下压至吸热端，并由凸起部将热管与底座紧密压合，最后，吸热端与导热块底面通过加工进行平整。

Description

热管散热器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种散热器及其制造方法，尤其涉及一种热管可直接与热源接触的热管散热器及其制造方法。

背景技术

使用诸如个人计算机的CPU、镭射发光二极管或动力晶体管等电气或电子产品时，均会产生热能。近年来电子构件产生的热能与日俱增，散热技术因而成为电气或电子产业的关键技术。典型的电子或电气产品的降温方法有两种，其一为直接在电子发热组件上安装冷却体，其二为以风扇降低装载有电子组件的壳体的温度。

安装在电子组件上的冷却体通常为具有高导热系数的材料(如铜或铝)制成的平板座体、平板状的热管或圆管状的热管等。热管是一种抽成真空的中空容器，其内部妥善密封有工作流体。由于容器抽成真空，因此工作流体容易蒸发。

热管的工作原理简述如下。热管通常具有吸热端与冷凝端，在使用时，以吸热端接触热源，并将热源产生的热量经由热管传递至工作流体，使得工作流体蒸发并移动至热管的冷凝端，在此端重新释放热量以冷凝为液状，再流回到吸热端，从而形成一个热循环。工作流体在管内的流动循环是由重力或毛细作用力驱动的。前者需将吸热端置于冷凝端之下；后者则是以容器内壁的容置槽、金属网状芯或多孔性组织等结构产生。因此，在热管内，大量的热量受密封容器内的工作流体的相变化与移动而转换并散发。

此外，也可使用散热器作为安装于要散热的物体上的冷却体。散热器由导热块与鳍片构成。公知的散热鳍片包括一组向外延展的片体，其经由铜焊或是挤压成型的方式而与导热块连接为散热器。散热器的鳍片与导热块需为具有高导热系数的材料。

热管的导热系数比铜高数百倍，但是价格也非常昂贵。如果将要散热的物体表面上贴附成排的热管，则其高昂的成本势必成为该商品市场化的主要阻力。另一方面，由于电子产品技术的进步，其发热功率与日俱增，单纯以导热块与鳍片组成的散热器已经不能满足需求。因此，需要一种折衷的热管散热器，通过接合导热块、鳍片与热管而构成，将热管的冷凝端穿设到各鳍片的穿孔中，并使得导热块上凹设多个相互平行的槽道，并通过这些槽道与热管的吸热端焊接。因此，热源与导热块表面紧密接触，通过导热块将电子组件表面各处的热量实时导出，并上传至热管与鳍片。

然而，公知的热管散热器必须通过焊接层作为连接热管与导热块的介质，从而使得材料成本增加。另外，热管与导热块的焊接需经过加温热熔，使铜热管表面氧化而形成黑色氧化铜，因此，需要增加使其颜色还原的制造过程，从而增加了制造成本与时间成本。此外，焊料造成的热阻所导致的导热率降低也是不可小觑的问题。最后，由于热管的导热系数远大于导热块，但热管却没有直接贴附于要散热的物体上，因此，工作效率受限，使得导热效率的提升有限。

发明内容

由于热管的导热系数远大于铜导热块，因此，将热管直接贴附于热源上将有效地提高导热效率。因此，需要一种利用热管吸热端直接穿设导热块，使得导热块与热管同时贴附于电子发热组件的热管散热器，如图2所示。因此，本发明的主要目的，在于提供一种热管可与导热块同步贴合于电子发热组件表面的热管散热器的制造方法。

本发明的另一目的在于，提供一种不需第三介质就可使得热管与导热块接合的方法。热管与导热块的接合多以焊接的方式，但是焊料的导热系数较低，并且热量在通过材料界面时导热效率不一致，因此，在焊料界面将形成热阻。比较合理的方式是，利用套接结构连接热管与散热器，降低接合面因材料不同从而导热系数梯度陡降所导致的热阻。

本发明通过上盖下压的方式快速地将热管对位压合于导热块上，因此，其制造过程快速，并且减少了焊接与铜还原的步骤，所以可有效减少热管散热器的制造时间与材料成本。因此，本发明的另一目的在于，提供一种能够快速生产且节省成本的制造方法。

综上所述，本发明提供一种不需第三介质就能使得热管与散热器接合制造方法，该散热器通过将热管嵌于导热块内部的容置槽所构成。其中，导热块由对应设置的矩形板底座与上盖在一面定位结合而成，该底座上有多个容置槽，其内径与形状恰好与U型热管的吸热端相等。

此外，上盖有多个与热管冷凝端对应的穿孔，底面则有多个与热管吸热端内侧对应的弧状凸起部，上盖与底座有相互扣合的定位部，从而使得热管的冷凝端穿设到上盖中，并使得上盖下压，使得吸热端到达底座的容置槽内，由凸起部将热管与底座紧密压合。最后，吸热端与导热块底面通过加工进行平整，从而形成热管完全埋设于导热块内部、热管与导热块能同时贴附于热源的散热器。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明另一个角度的立体图；

图3为本发明的立体分解图；

图4为本发明第一制造步骤侧视图；

图5为本发明第二制造步骤侧视图；

图6为本发明第三制造步骤侧视图；

图7为本发明第四制造步骤侧视图；

图8为本发明另一实施例的侧视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-导热块           2-鳍片

3-热管             11-上盖

12-容置槽          13-底座

14-第一定位部      15-第二定位部

17-通孔            19-凸起部

21-穿孔          31-冷凝端

33-吸热端        15A定位柱

14A-定位孔

具体实施方式

为了使本领域技术人员进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明用，并非用来限制本发明。

本发明提供一种热管散热器的制造方法，其中该散热器的立体图如图1所示。请参阅该图，散热器由多个鳍片2间隔堆叠于导热块1上而形成，其中，导热块1与鳍片2以铝、铜或其它高导热系数的材料所制成。同时，鳍片2上开设有多个与热管3对应的穿孔21。

由图1可知，热管3为U形的中空管，但是，本领域技术人员应该理解，热管3也可为其它形状，而并未脱离本发明的范围。热管内部有妥善密封的工作流体，其U形段的两个端部为冷凝端31，中间则为吸热端33。冷凝端31远离导热块1设置，用以穿设鳍片2的穿孔21，以串接鳍片2。

图2为本发明另一个角度的立体图。如图所示，本发明的热管的吸热端33的底部通过加工而成形为与导热块1底面平行的平面，并可通过该平面与电子发热组件表面相贴附。配合参考图3，其为本发明的立体分解图，其中，导热块1由实质为矩形板的上盖11与底座13对应套接而组成。其中，底座13上开设有多个容置槽12，其形状与大小实质等同于U型的热管3的吸热端33。

再参考图3，上盖11上开设有多个通孔17，其与热管3的冷凝端31对应设置，且内径实质等于冷凝端31的外径。此外，上盖11上有多个块状凸起部19，其侧面的弧度恰好与热管3的吸热端33对应。因此，冷凝端31可经由通孔17穿设于上盖11，并可通过凸起部19而贴合并压制位于容置槽12内的吸热端33，使得吸热端33与容置槽12紧密贴合，从而将热管3固定并定位于导热块1的内部。

因此，该热管散热器的制造方法如图4至图7所示。其步骤为：

(1)由图4所示，在可完全贴附并覆盖住电子发热组件的板体底座13上，穿设一个以上的容置槽12，其形状实质等于热管3的吸热端33；

(2)使得底座13的正面散布多个第二定位部15；

(3)将热管3的吸热端33置于容置槽12内；

(4)如图4所示，在可与底座13紧密接合的上盖11上，开设多个通孔17，其位置与热管3的冷凝端31相对应，而孔径实质等于冷凝端31的外径；

(5)在上盖11的底面散布多个第一定位部14，其位置与形状与第二定位部15相对应；

(6)使得上盖11底面隆起块状凸起部19，其形状恰好可与热管3的吸热端33的内侧对应压合；

(7)如图6所示，使得上盖11的通孔17与冷凝端31对准，并将热管3下压至底座13，使定位部14、15相互嵌合，从而使得上盖与底座形成导热块；

(8)将上盖11与底座13紧密贴合，并配合凸起部19压制吸热端33，使得热管3定位于导热块1内；

(9)如图7所示，在多个鳍片2上开设对称的穿孔21，并使得热管3的冷凝端31穿设串接，使其形成包含导热块1、热管3与鳍片2的热管散热器；

(10)在图7中，以整平的加工方式对热管3的吸热端33突出于导热块1底面的部分进行处理，使得吸热端33与底座13成形为平面。

为使本发明的底座13与上盖11紧密连接成导热块1，凸起部19、通孔17需要与容置槽12、热管的冷凝端31准确对准并接合，因此，在上盖11与底座13上对应设置第一定位部14与第二定位部15。通过定位部的对应扣合，使得上盖11在底座13上准确对准，从而接合形成导热块本体。

请参考图3，其为本发明的优选实施例，其中，第一定位部14为凹陷的定位孔，而第二定位部15为凸出的定位柱。利用定位孔与定位柱的嵌合，使得上盖与底座正确对准并接合。但是，本领域技术人员应该理解，也可使用任何可定位和接合的结构，而并未脱离本发明的范围。

另外请参考图8，其为本发明定位部的另一实施例。其中，第一定位部14为穿孔14A，第二定位部为末端环设螺纹的螺柱15A。螺柱15A的形状实质与穿孔14A相等，因此，螺柱15A可穿设于穿孔14A并外露于导热块1，最后再以螺帽将螺柱15A锁合，以固定上盖11与底座13。

公知的吸热端仅有一侧与导热块接触，而本发明的吸热端33埋设于导热块1内部，其热管与导热块接触面积大增，因此，热传导更有效率。此外，以往的热管与热源间尚有导热块为中间物，而导热块的导热系数与散热速度远低于热管，因此，其导热与散热效能与直接将热管贴合于要散热的物体上相比较差。

根据上述的热管散热器的制造方法，热管3需先固设于导热块1的容置槽12内，再将鳍片成型于热管。此外，容置槽12贯穿导热块1的底座13，因此，可使热管3的吸热端33与要散热的物体表面接触。

同时，热管3设置于导热块1的内部，因此与导热块1的接触面积较大，导热块可以更有效地将热量传导至热管并散发。因此与现有技术相比，本发明可迅速地将热量直接导出并使之散发。

公知的接合方法需将热管与导热块经由焊炉加温热熔从而焊接，由于热焊使铜热管氧化变质，因此需经过铜还原过程，其制造耗繁费时。但是，本发明通过上盖11与底座13使得热管3快速定位，并套接于导热块1内，因此可大幅缩短制造时间并减少步骤，有效降低时间与材料成本。更进一步而言，由于本发明不需要第三介质如焊料等来使得导热块与热管相接合，因此没有第三介质界面产生热阻的情况发生。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种热管散热器的制造方法，包括如下步骤：

在用以完全贴附于电子发热组件的底座上穿设一个以上的容置槽；

在上盖上开设一个以上的通孔，所述上盖的底面可与所述底座紧密接合，并且所述通孔的位置和形状与热管的冷凝端相对应；

将所述热管的吸热端对应置于所述底座的所述容置槽内；将所述上盖以其所述通孔对准所述热管的冷凝端而套入，从而将所述上盖结合于所述底座；

通过整平的加工方式对所述热管的所述吸热端的突出于所述底座的部分进行处理，使所述吸热端与所述底座成形为一个平面。

2.如权利要求1所述的热管散热器的制造方法，其中，所述上盖与所述底座通过对应设置的定位柱与定位孔而连接。

3.如权利要求1所述的热管散热器的制造方法，其中，所述上盖的底面隆起凸起部，所述凸起部的形状与所述热管的所述吸热端对应。

4.如权利要求3所述的热管散热器的制造方法，其中，所述上盖与所述底座紧密贴合，并通过所述凸起部压制所述吸热端，使得所述热管完全与所述上盖及所述底座贴合。

5.如权利要求1所述的热管散热器的制造方法，进一步包括串接多个鳍片的步骤，其中，所述热管为U字型，其两端为冷凝端，所述鳍片上开有对称的穿孔，使得所述热管的所述冷凝端穿过所述穿孔而与所述鳍片串接。

6.如权利要求1所述的热管散热器的制造方法，其中，所述上盖的所述通孔与所述冷凝端对准，将所述上盖下压至所述底座，使得所述上盖与所述底座形成导热块。

7.如权利要求5所述的热管散热器的制造方法，其中，所述上盖、所述底座与所述鳍片由高导热系数的材料制成。

8.如权利要求1所述的热管散热器的制造方法，其中，所述容置槽的形状实质与所述热管的吸热端相吻合，以容纳所述热管的吸热端。

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