专利名称：散热装置的复合加工法及成品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热装置的复合加工法及成品，特别是涉及一种利用高压力推挤及摩擦热而紧密贴合以消除不同材料间结合位置处的热阻、使热传导效能提高的散热装置。
背景技术：
如图1，就一般广泛应用在电脑产品内的散热器4而言，其主要具有一底座41及多数个平行并列并连接在底座41上而可用以与空气产生热交换效应的散热鳍片42，使散热器4的底座41得以与一如中央处理器晶片等的发热元件5接触，进而降低发热元件5的温度，而此种散热器4的制造方法概可区分为一体成型及复合加工两种。
一体成型的方式有使用铝材料的铝挤型制法、铜材料的铜压铸制法，更有使用金属粉末材料进行粉末冶金成型的制法，此种一体成型制作方法优点在使用相同材料一次成型，使散热器4的底座41与散热鳍片42间较无热阻产生，整体热传导效率相对较高，但是此种制法的缺点在于受到模具的模穴空间设计的限制，其所成型的散热鳍片42厚度不能太薄且各散热鳍片间的距离也不能太近，造成散热鳍片42的整体密度不可能太过密集而有其限制，所以与空气进行热交换的效能将因散热鳍片42的密度无法提升而具有瓶颈存在。
另外，复合加工法则是使用热加工的焊接法，如锡焊、铜焊或银焊等，将各散热鳍片42分别焊固在底座41上，也有使用冷加工的铆接法，将各散热鳍片42铆接在底座41上，此种方式的优点可不需如上述一体成型的方式受限于模具，所以可提高散热鳍片42的密度，但是其缺点在底座41与散热鳍片42中间会因为不同介质的焊接或铆接而有一定的热阻产生，换言的，以焊接来说，因焊料的热传导因数一般皆低于底座41及散热鳍片42材料的热传导因数，且焊料、底座41及散热鳍片42间并非紧密接触而有间隙存在，使得焊接处形成整体散热器4在传热上主要的热阻所在，将使得散热器4的导热效果不甚理想。
此外，参考图2，为因应桌上型电脑内的高运作时脉的中央处理器晶片等高瓦数的发热元件散热使用，现今已有采用铜铝复合加工的方式制成的散热器6，其主要具有一中心导热柱61，一般使用热传导因数较高的铜材料制成，使中心导热柱61先放在一挤型模具内，再随铝材料一同通过该挤型模具，使得中心导热柱61外缘被以铝挤型方式所形成的多数片散热鳍片62所包覆，此种制法的优点在可利用具有较高的热传导因数的中心导热柱61以接触发热元件，以将发热元件产生的热量快速地进行传导并扩散至各散热鳍片62，另外，利用铝材料比重约为铜材料三分的一的特性可降低整体散热器6的重量。然而其缺点在，由于散热鳍片62必须采用铝挤型制法，因此将如前述受限在模具设计而同样具有密度无法增加的难处，使得与空气进行热交换的效能有一定的极限存在，若为求得更隹的热传导性而使中心导热柱61所占的比例增加时，也将因铜材料比重较高而使得整体散热器6的重量大幅提高。另外，因笔记型电脑内部在上下厚度方向上严格受限的情况下，此种必须直接接触在发热元件上方的散热器6将有其安装上的困难。
发明内容本发明的目的在于提供一种散热装置的复合加工法及成品，是利用高压挤压方式以消除不同构件间结合的热阻，并可使所制得的散热装置具有较高的散热鳍片密度，可大幅提高热传导效率。
本发明提供一种散热装置的复合加工法，是应用在一呈柱状的导热体及多数散热鳍片的结合，其特征在于该加工法包含有以下步骤(1)利用一夹具以夹持该散热鳍片，并使相邻该散热鳍片间具有一定的间隔距离；(2)以一加工装置对该导热体施加压力而迫使该导热体与该散热鳍片相互接近；(3)使该导热体以紧配合方式穿过各该散热鳍片，使该导热体与各该散热鳍片间相互接触的位置处因挤压摩擦的高温而造成两材料的局部熔融状态；及(4)停止该导热体与该等散热鳍片间的相对运动，使得该导热体与各该散热鳍片在相互接触位置的材料相互熔合，待冷却后该导热体与各该散热鳍片无间隙地结合为一体。
上述散热装置的复合加工法还可以具有如下附加特征该步骤(1)的散热鳍片的对应位置处可开设有定位孔，而该定位孔的大小不大于该导热体的横断面面积。
该步骤(2)的加工装置为一气压推进机或油压推进机或超音波振荡熔接机或旋转熔接机。
本发明按所述的散热装置的复合加工法所制成的散热装置，其特征在于其包括一导热体及多数散热鳍片，该散热鳍片彼此具有间隔距离地固定在该导热体上，而该导热体并具有一用以接触一发热体的接触端部。
上述散热装置还可以具有如下附加特征该导热体可以是一具有高导热系数的金属材料。
该导热体也可以是一中空的金属管，该金属管内填充有一液态导热介质。
该导热体也可以是一中空的金属管，该金属管内填充有一可随温度改变而产生液气相变化的导热介质。
该导热体也可以是一中空的金属管，该金属管内填充有一固态碳基导热材料。
该导热体也可以是一中空的金属管，该金属管内填充有一高分子导热材料。
该散热鳍片可以为具有高导热系数的金属材料制成的薄片。
该散热鳍片上可以设有多数个穿孔。
综上所述，本发明的散热装置的复合加工法及成品的优点在一、无结合热阻因导热体1与散热鳍片2间并不使用焊接方式连接，而是利用高压产生接触部份局部材料熔合的方式结合，因此导热体1与散热鳍片2间完全无间隙，使得热传导效能如同单一材料一般而没有热阻。
二、传热路径较短由于散热鳍片2是采用事先成型的方式，所以散热鳍片2与导热体1的结合可有效控制散热鳍片2的数目与间隙，使得散热鳍片2的整体密度可大幅提高，因此发热元件3产生的热量传递至散热鳍片2处与空气进行热交换的路径相对缩短，热交换效能可有效增加。
三、可使用不同横断面大小的导热体1因导热体1与散热鳍片2采复合加工方式，因此可使导热体1的横断面面积具有不同的大小，例如使导热体1接触发热元件3的接触端部13具有较大的横断面面积，可用以增加发热元件3与导热体1的热传递速率，而使导热体1与散热鳍片2连接处的横断面面积较小，则可使空气以侧面方向流过散热鳍片2时，导热体1对空气的阻碍减少而能增加散热鳍片2与空气的热交换速率。
下面通过最隹实施例及附图对本发明的散热装置的复合加工法及成品进行详细说明，附图中图1是一种传统散热器构造示意图；图2是另一种传统散热器构造俯视示意图3是本发明的散热装置一较隹实施例构造分解示意图；图4是该较隹实施例组合后示意图；图5是本发明的散热装置另一较隹实施例组合后示意图，说明一导热体内填充有一热传导介质；及图6是本发明的散热装置另一较隹实施例组合后示意图，说明各散热鳍片上形成有多数个穿孔。
具体实施方式参阅图3、图4及图5，本发明的散热装置的复合加工法主要应用在一呈柱状的导热体1及多数散热鳍片2的结合，本例中，导热体1可为图3及图4所示为高导热因数的金属材料制成，如铜、铝等，也可如图5所示为一中空的金属管11，使金属管11内部填充有液态或固态的热传导介质12，液态的热传导介质12可采用随温度变化产生气相与液相变化的冷媒物质，而固态的热传导介质12则可使用碳基材料或高分子材料等等，又，散热鳍片2则是事先以冲压、冲锻、挤出、金属射出、压铸等等机械加工法将铜或铝材料加工形成薄片状。
其加工方法如下首先如图3，利用一夹具(图未示)将各散热鳍片2夹持固定而不会相对移动，使得相邻散热鳍片2的中间保持规格上所需的间隔距离，而各散热鳍片2的对应位置处可先开设一定位孔20，而定位孔20的大小不可大于所欲匹配的导热体1的横断面面积。
再以一加工装置(图未示)对导热体1施加压力，迫使导热体1接近散热鳍片2的定位孔20。此加工装置可使用气压推进机、油压推进机、超音波振荡熔接机或旋转熔接机等，因此类加工装置为现今普遍使用的加工机具，其构造也非本发明的重点，在此即不详细说明。
如图4，由于定位孔20面积小于导热体1的横断面面积，将造成导热体1以紧配合方式逐一穿过各散热鳍片2的定位孔20，进而使导热体1与各散热鳍片2间相互接触的位置处因挤压摩擦产生高温，进而造成散热鳍片2的定位孔20内缘面与导热体1的外壁面两材料的局部熔融状态，而若使用超音波振荡熔接机时，更可在导热体1穿过各散热鳍片2后同时产生高频率的振动，造成导热体1与各散热鳍片2间更容易达到局部熔融的状态，相同地，若改以旋转熔接机进行加工时，在导热体1穿过各散热鳍片2后可使导热体1以其轴心产生快速旋转运动，借此造成导热体1与各散热鳍片2的中间借由旋转摩擦产生的高热而有局部熔融的状态发生。
最后，停止导热体1与等散热鳍片2间的相对运动，使得导热体1与各散热鳍片2相互接触位置的材料得以相互熔合，冷却后，导热体1与各散热鳍片2即可无间隙地结合成为一体。
如此，散热装置即可具有一上下方向直立的导热体1及多数个以横向平行并列的散热鳍片2，而导热体1的下端更可形成一接触端部13，并借由一固定座14将接触端部13定位在一如中央处理器晶片的发热元件3上，使得接触端部13接触发热元件3，以将发热元件3的热量传递至各散热鳍片2，再由散热鳍片2与空气进行热交换后以降低发热元件3的温度。
又，利用上述制法，导热体1可具有不同的断面，例如使接触端部13的断面面积加大可有效提高与发热元件3的接触面积，而导热体1与散热鳍片2接触部份的断面面积可缩小，使得侧向流动的空气流经各散热鳍片2间所受到导热体1的阻碍更为缩小，散热效能可因此提高。又如图6，散热鳍片2上也可事先设有多数个供空气流通以形成表面扰流的穿孔21，可用以增加空气与散热鳍片2间的热交换效率。
权利要求
1.一种散热装置的复合加工法，是应用在一呈柱状的导热体及多数散热鳍片的结合，其特征在于该加工法包含有以下步骤(1)利用一夹具以夹持该散热鳍片，并使相邻该散热鳍片间具有一定的间隔距离；(2)以一加工装置对该导热体施加压力而迫使该导热体与该散热鳍片相互接近；(3)使该导热体以紧配合方式穿过各该散热鳍片，使该导热体与各该散热鳍片间相互接触的位置处因挤压摩擦的高温而造成两材料的局部熔融状态；及(4)停止该导热体与该等散热鳍片间的相对运动，使得该导热体与各该散热鳍片在相互接触位置的材料相互熔合，待冷却后该导热体与各该散热鳍片无间隙地结合为一体。
2.如权利要求1所述的散热装置的复合加工法，其特征在于该步骤(1)的散热鳍片的对应位置处开设有定位孔，而该定位孔的大小不大于该导热体的横断面面积。
3.如权利要求1所述的散热装置的复合加工法，其特征在于该步骤(2)的加工装置为一气压推进机或油压推进机。
4.如权利要求1所述的散热装置的复合加工法，其特征在于该步骤(2)的加工装置为一超音波振荡熔接机。
5.如权利要求1所述的散热装置的复合加工法，其特征在于该步骤(2)的加工装置为一旋转熔接机。
6.一种如权利要求1所述的散热装置的复合加工法所制成的散热装置，其特征在于其包括一导热体及多数散热鳍片，该散热鳍片彼此具有间隔距离地固定在该导热体上，而该导热体并具有一用以接触一发热体的接触端部。
7.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该导热体是一具有高导热系数的金属材料。
8.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该导热体是一中空的金属管，该金属管内填充有一液态导热介质。
9.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该导热体是一中空的金属管，该金属管内填充有一可随温度改变而产生液气相变化的导热介质。
10.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该导热体是一中空的金属管，该金属管内填充有一固态碳基导热材料。
11.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该导热体是一中空的金属管，该金属管内填充有一高分子导热材料。
12.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该散热鳍片为具有高导热系数的金属材料制成的薄片。
13.如权利要求6所述的散热装置，其特征在于该散热鳍片上设有多数个穿孔。
全文摘要
一种散热装置的复合加工法及成品，是应用在一柱状导热体及多数散热鳍片的结合，其加工步骤为利用一夹具夹持该等散热鳍片，再对导热体施加压力而以紧配合方式穿过各散热鳍片，造成导热体与各散热鳍片间相互接触的位置处因挤压摩擦的高温而造成两材料的局部熔融状态而可无间隙地结合为一体，成为一导热体外侧连接有多数并列且相距一定间隔距离的散热鳍片。本发明是利用高压挤压方式以消除不同构件间结合的热阻，并可使所制得的散热装置具有较高的散热鳍片密度，可大幅提高热传导效率。
文档编号H01L23/34GK1481208SQ0214163
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者简鹏, 简 鹏 申请人:简鹏, 简 鹏