热超导片式散热器及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率电子器件散热用散热器，特别是涉及一种热超导片式散热器及其制造方法。
【背景技术】
[0002]由于电力电子技术的飞速发展，IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、二极管、晶闸管等大功率元器件的集成度越来越高，功率密度也越来越大，工作时产生的热量也越来越大。为了保证功率器件的正常工作，必须及时有效地将热量散掉。因为若不能及时快速将功率器件产生的热散除，会导致功率器件中的芯片温度升高，轻则造成效能降低，缩短使用寿命，重则会导致功率器件的失效和芯片的烧毁炸管。因此解决大功率器件散热问题一直是困扰大功率器件封装厂商和使用厂商的核心问题之一。
[0003]目前通用的散热方式是强制风冷散热和液冷散热。比如大功率SVG(静止无功发生器)、MVD (中高压变频器)、UPS (不间断电源)、PCS (功率变换器)等功率模块的散热采用强制风冷散热方式；风电变流器、高铁驱动变流器等功率模块的散热则采用液冷散热方式。
[0004]风冷散热器通常为铝合金基板上设置有多个铝散热片的铝挤型散热器、热超导片散热器、和铲片散热器。由于铝和铝合金的导热系数在220W/m.K以内，散热片的翅片效率比较低，热扩散性能差，已不能满足高热流密度大功率模块的散热需求。
[0005]液冷散热器通常由吸热冷板、循环栗、储液槽、热交换器、连接管道和阀门等组成，系统复杂、体积大、价格高、有腐蚀和结垢和防冻等问题，并且系统中有多个连接头，容易漏液，造成系统安全问题。
[0006]因此，急需开发一种既能满足高热流密度、大功率模块散热需求，又高效可靠、体积小、性价比高、可代替液冷散热的通用性高效能散热器。
【发明内容】
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热超导片式散热器及其制造方法，用于解决现有技术中风冷散热器存在的散热片效率低，不能满足散热需求的问题及液冷散热器存在的系统复杂，成本高及有安全风险等问题，以大幅提高风冷散热器的翅片效率和散热能力，满足大功率模块的散热需求。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种热超导片式散热器，所述热超导片式散热器包括散热器基板及若干个插设于所述散热器基板上的热超导散热翅片；
[0009]所述热超导散热翅片包括两块通过辊压工艺复合在一起的板材，所述两块板材之间设有相互连通且具有一定结构形状的封闭管道，所述封闭管道内填充有传热工质。
[0010]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述封闭管道通过吹胀工艺形成，所述两块板材的表面形成有与所述封闭管道相对应的凸起结构。
[0011]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述封闭管道的形状为六边形蜂窝状、纵横交错的网状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、或其中任一种以上的任意组合。
[0012]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述热超导散热翅片为板状相变抑制热管或板状脉动热管。
[0013]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述散热器基板上开设有沟槽，所述沟槽的侧壁与所述散热器基板的表面相垂直；所述热超导散热翅片的一端垂直插入所述沟槽内，且所述热超导散热翅片通过机械挤压工艺、导热胶粘结工艺或钎焊焊接工艺与所述散热器基板固定连接。
[0014]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述散热器基板上开设有沟槽，所述沟槽的侧壁相对于所述散热器基板的表面倾斜一定的角度；所述热超导散热翅片的一端斜插入所述沟槽内，且所述热超导散热翅片通过机械挤压工艺、导热胶粘结工艺或钎焊焊接工艺与所述散热器基板固定连接。
[0015]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述热超导散热翅片倾斜插入所述沟槽内后与所述散热器基板表面形成的夹角为5°?90°。
[0016]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述热超导散热翅片及所述散热器基板的材料为铜、铜合金、铝或铝合金或任一种以上的任意组合。
[0017]作为本发明的热超导片式散热器的一种优选方案，所述散热器基板内埋设有烧结芯热管。
[0018]本发明还提供一种热超导片式散热器的制造方法，所述制造方法包括:
[0019]提供一散热器基板，并在所述散热器基板上开设沟槽；
[0020]采用吹胀工艺制造热超导散热翅片，所述热超导散热翅片内部形成有相互连通且具有一定结构形状的封闭管道，所述密闭管道内充装有一定量的传热工质；
[0021]将所述热超导散热翅片的一端插入所述沟槽内，并通过机械挤压工艺、导热胶粘结工艺或钎焊焊接工艺将所述热超导散热翅片与所述散热器基板固定连接。
[0022]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，采用吹胀工艺制造热超导散热翅片的具体方法为:
[0023]提供两块剪切成型且具有相同厚度的板材，将所述两块板材一面打毛并吹干净；
[0024]采用石墨印刷法在至少一所述板材的打毛面上形成相互连通的具有一定形状的石墨线路，所述石墨线路定义出所述封闭管道的形状；
[0025]将所述两块板材的打毛面贴合并三边对齐，沿边铆合；
[0026]将铆合在一起的所述两块板材加热至一定温度并维持一段时间后进行热乳加工以形成复合板材；
[0027]将所述复合板材进行软化退火，待冷却至室温后在所述板材对应石墨线路的位置钻工艺孔至石墨层；
[0028]经所述工艺孔向所述复合板材内充入高压流体至所述复合板材膨胀，在所述复合板材两表面形成所述凸起结构的同时在所述复合板材内部形成相互连通且具有一定形状的管道；
[0029]经所述工艺孔向所述管道内注入传热工质，并密封所述工艺孔。
[0030]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，所述封闭管道的形状为六边形蜂窝状、纵横交错的网状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、或其中任一种以上的任意组合。
[0031]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，所述热超导散热翅片为板状相变抑制热管或板状脉动热管。
[0032]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，所述沟槽的侧壁与所述散热器基板的表面相垂直。
[0033]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，所述沟槽的侧壁相对于所述散热器基板的表面倾斜5°?90°。
[0034]作为本发明的热超导片式散热器的制造方法的一种优选方案，所述散热器基板内埋设有烧结芯热管。
[0035]如上所述，本发明的热超导片式散热器及其制造方法，具有以下有益效果:
[0036]1.采用热超导散热翅片代替现有技术中的常规散热片，使得本发明的热超导片式散热器导热快、翅片效率高(高达90%以上)、翅片效率几乎不随散热片的高度而变化、散热片高度不受限制；
[0037]2.热超导散热翅片相较于散热器基板倾斜一定的角度，可以大大降低重力对其散热效果的影响，进而使得散热效果达到最佳；
[0038]3.在散热器基板内埋设烧结芯热管，可以使得功率芯片产生的热量快速扩散至散热器基板的其他位置，使得散热器基板上热分布比较均匀，有效地提高了散热器的散热效率;
[0039]4.本发明的热超导片式散热器制造方便灵活，成本低，散热能力大，重量轻、体积小，可替代热管散热器和部分水冷散热器，尤其适合大功率高热流密度的电子器件散热需求，具有广阔的市场前景和巨大的经济价值。
【附图说明】
[0040]图1显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器立体结构示意图。
[0041]图2显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器的结构示意图。
[0042]图3显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器中的热超导散热翅片的管道部分局部截面放大图。
[0043]图4显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器中的内部封闭通道的形状为六边形蜂窝状的热超导散热翅片的结构示意图。
[0044]图5显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器中的内部封闭通道的形状为纵横交错的网状的热超导散热翅片的结构示意图。
[0045]图6显示为本发明实施例一中提供的热超导片式散热器中的内部封闭通道的形状为首尾串联的多个U形的热超导散热翅片的结构示意图。
[0046]图7显示为本发明实施例二中提供的热超导片式散热器的结构示意图。
[0047]图8显示为本发明实施例三中提供的热超导片式散热器的制造方法的流程图。
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