具有层叠鳍片的散热片和此散热片的生产方法
【专利摘要】本发明描述一种用于冷却电子装置的散热片（1）。所述散热片包含具有待附着到电子装置的接触表面（3）的散热片底座（2）和多个安置在所述散热片底座（2）上的散热片鳍片（4）。所述散热片鳍片（4）包含叠片（21），其包含至少一个碳层（5），碳层（5）的每个侧面上具有一层钣金（6、7）。本发明还描述一种此散热片的生产方法。
【专利说明】具有层叠鳍片的散热片和此散热片的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种散热片以及此散热片的生产方法。散热片主要用于冷却准备放在户外的部件壳体并且主要用于自然冷却。
【背景技术】
[0002]散热片在不同的应用中用于冷却用途，例如冷却安置在印刷电路板(PCB)上的部件壳体中以形成电子装置的电子部件等。散热片通常安置在部件壳体上，在部件壳体和散热片之间有导热的间隙填充物。通常也将PCB及其部件直接放在散热片上。在多种应用中，具有散热片的装置将被安置在户外的柱子上。此类装置的实例是发射器、接收器以及用于移动通信的基站。在此类应用中，当所述装置被安置在柱子上时，保持所述装置的总重量尽可能小，使柱子设备的尺寸尽可能小并由此也使其成本尽可能低，这一点很重要。
[0003]散热片通常制造成具有用于从待冷却的部件收集热量的底座，以及用于将热量从底座引导出来的多个鳍片。然后，所述热量将消散在鳍片周围的空气中。为了增加热量从鳍片的消散，可使用扇子来迫使空气通过所述鳍片。现有技术中使用的一种类型的散热片是由通过挤压或模制而制造的铝合金构成。热量从散热片底座的消散取决于从散热片底座到散热片鳍片的热量传递以及热量从散热片鳍片表面的消散。进入鳍片中的热量传递取决于材料的导热性和各鳍片的横截面积。为了尽可能增加进入鳍片中的热量传递，鳍片的宽度应尽可能大。另一方面，通过尽可能增加鳍片的面积，可尽可能增加热量从鳍片的消散。对于散热片底座的给定大小和散热片鳍片的给定高度，通过尽可能增加鳍片的数量，可尽可能增加散热片鳍片的面积。这可通过尽可能减小鳍片宽度和鳍片间隔来完成。可是，当使用挤压或模制来制造散热片时，鳍片的最小厚度和鳍片的最小间隔都受到限制。
[0004]制作散热片鳍片的另一种方法是使用钣金，钣金随后折叠成波形且通过焊接或粘合等方式固定在散热片底座上。
【发明内容】
[0005]本发明的目标是提供散热片，其中的壳体是现有技术中的壳体的替代物。
[0006]本发明的另一目标是提供具有散热片装置的壳体，所述散热片装置至少部分地解决现有技术中的一个问题。
[0007]本发明的另一目标是提供比现有技术中的散热片重量更轻的散热片，但是仍然提供同样的或更好的散热。
[0008]根据本发明的第一方面，提供用于冷却电子装置的散热片。所述散热片包含具有待附着到电子装置的接触表面的散热片底座和多个安置在散热片底座上的散热片鳍片。所述散热片的特征在于散热片鳍片包含叠片，所述叠片包含至少一个碳层，碳层的每个侧面上具有一层钣金。
[0009]此散热片的优点在于，由于碳的导热性胜过现有技术中散热片常用的材料铝和铜，所以所述散热片鳍片可做得比现有技术中的散热片鳍片薄得多。[0010]碳优选是采用石墨的形式,但也可以是石墨烯(graphene)或金刚石的形式。
[0011]将碳安置在两层钣金之间的叠片中，散热片鳍片的强度可以大大提高。因此，由于各层钣金促进叠片的机械强度，碳的机械强度不是问题。
[0012]每一个散热片鳍片可由分开的基本上平的叠片组成，所述叠片包含在两层钣金之间的单碳层，其中叠片附着到散热片底座。这是现有技术中已知的散热片的一种建构方案。可是，在现有技术中只描述了金属鳍片。
[0013]散热片鳍片可安置在散热片底座的槽中，基本上垂直于散热片底座的接触表面，即，使得散热片鳍片的法线基本上垂直于散热片底座的接触表面的法线。鳍片也可安置在例如散热片底座的侧表面等散热片底座的其他表面上。
[0014]作为替代方案，多个散热片鳍片可以是具有长度轴的同一连续叠片的一部分，其中叠片在沿着其长度轴的不同位置处折叠且所述叠片包含至少一个碳层，碳层的每个侧面上具有一层钣金。由于在散热片底座内不需要形成槽，此散热片在某种程度上更加易于制造。此外，可从一长卷叠片中取出合适长度的叠片，然后把它折叠起来以形成一些或全部散热片鳍片。
[0015]折叠的叠片沿着长度轴可包含:布置成基本上垂直于散热片底座的接触表面并且基本上平的平面部分，附着到散热片底座且连接两个相邻的平面部分的底部部分，以及位于所述平面部分对面的侧边并且连接两个相邻的平面部分的顶部部分。底部部分优选包含一平面部分，以提供用于与散热片底座接触的表面。折叠的叠片通过例如粘合、熔接或焊接等某种合适的方法而附着到散热片底座。
[0016]虽然钣金的各层可易于弯曲，但叠片中的碳层是易碎的，如果弯曲地太厉害，也可能会破裂。为了避免此问题，叠片周期性地沿着长度轴可包含具有碳层和在碳层的每个侧面上的一层钣金的多个第一区域，其中第一区域被第二区域分割，所述第二区域包括单层钣金。安置所述第二区域后，如果将所有的弯曲都安置在第二区域中，就能避免碳层发生弯曲。所述第二区域可改为由两个或两个以上层的中间具有粘合剂的钣金组成。
[0017]因此，优选地，第一区域安置在折叠叠片的平面部分中，顶部部分和底部部分由第二区域组成。第二区域可由两层安置在碳层的各侧面上的钣金组成。
[0018]所述金属可从含有铜、铝以及其合金的组中选择。在本发明的范围内可利用金或银等其他导热性较高的金属。可是，出于为了节约的原因，金属的选择优选地限制为铝和铜。
[0019]从底座开始的散热片鳍片的高度可以是5-100_。这是对散热片鳍片高度的实际限制。在本发明的范围内也可使用更低的鳍片，但是与没有散热片的情况相比在散热方面的进步有限。也可使用更高的鳍片，但是对于大多数应用，当只增加少量散热时，这样做将是不实际的。
[0020]叠片的厚度可以是0.l-2mm。将总厚度做得小于0.1mm是困难的。如果将鳍片的厚度做得大于2mm，相对于传统散热片的进步微乎其微。
[0021]根据本发明的第二方面，提供一种用于冷却电子装置的散热片的生产方法。所述散热片包含具有待附着到电子装置的接触表面的散热片底座和多个安置在散热片底座上的散热片鳍片。所述方法的特征在于所述方法包含以下步骤:提供金属散热片底座，形成包含至少一个碳层的叠片，所述碳层的每个侧面上具有一层钣金，以及在散热片底座上安置叠片当做散热片鳍片。
[0022]使用根据本发明的方法，提供一种重量更轻的散热片，然而仍然提供同等好或更好的散热。
[0023]在本发明的方法中，所述叠片可通过以下步骤而形成:提供第一层钣金和第二层钣金以及一层碳，所述一层碳优选采用石墨薄片的形式，在第一层钣金上施加粘合剂，将碳层附着在第一层钣金上，在碳层上施加粘合剂，并将第二层钣金附着在碳层上。
[0024]可通过除了使用粘合剂的其他方式将碳层附着到各层钣金。例如可利用化学蒸镀来将碳层施加到钣金上。
[0025]本发明的其他优点从以下具体说明中显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]附图旨在阐明和解释本发明的各种实施例，其中:
[0027]图1所示为具有根据本发明的散热片装置的壳体的分解示意图。
[0028]图2更详细地显示图1中的散热片的一部分。
[0029]图3所示为根据一项替代性实施例的散热片。
[0030]图4是根据本发明的一项实施例的方法的流程图。
[0031]图5是根据本发明的一项实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032]在本发明的优选实施例的以下描述中，同类特征将用同样的参考数字表示。应注意图不是按照实际比例画的。
[0033]图1所示为用于冷却电子装置(未图示)的散热片1，其中散热片I包含具有待固定在电子装置上的接触表面3的散热片底座2和安置在散热片底座2上的多个散热片鳍片4。图2更详细地显示具有散热片鳍片4的散热片的一部分。散热片鳍片4包含叠片21，其包含至少一个碳层5，碳层的每个侧面上具有一层钣金6、7。碳层中的碳可为石墨的形式。所述钣金优选是铝或铝合金。替代性地，所述钣金可以是铜或铜合金。铝和合金都具有高的导热性和合适的机械性能，可以做成薄片。可是，铝和铝合金相比铜具有更好的耐腐蚀性、更低的成本以及更好的机械性能，从而使铝和铝合金成为在金属层中作为金属的更好选择。在图1和图2中，散热片鳍片4是具有长度轴8的同一连续叠片21的一部分。叠片21在沿着其长度轴8的不同位置处折叠。折叠的叠片21沿着长度轴8包含基本上平的平面部分9，其安置成基本上垂直于散热片底座2的接触表面3。折叠的叠片21还包含底部部分10，所述底部部分10包含固定在散热片底座2且连接两个相邻的平面部分9的平面部分，以及在平面部分9的相对侧边连接两个相邻的平面部分9的顶部部分11。叠片21包含至少一个碳层5，碳层的每个侧面上具有一层钣金6、7。由于碳的比导热性高很多，叠片21可做得比一个具有同样导热性的全铝散热片薄得多。
[0034]在图2中可看出，叠片21沿着其整个长度具有连续的横截面。具有这样的连续横截面，碳层5要在平面部分9与底部部分之间的弯曲12处弯曲并且也在平面部分与顶部部分11之间的弯曲13处弯曲。由于石墨相当易碎，在所述弯曲12、13处的叠片21如果弯曲会导致碳层5受到破坏，从而导致碳层5中出现裂缝。在此裂缝上的导热性将变低。为了避免此问题，叠片21周期性地沿着长度轴可包含具有碳层和在碳层的两个侧面上的一层钣金的多个第一区域14，其中第一区域被包含单层钣金的第二区域15分割。在图2中，第二区域由虚线16界定。因此，第一区域14安置在折叠的叠片21的平面部分9中，且顶部部分和底部部分由第二区域10、11组成。在根据技术方案I所述的散热片中，散热片4的鳍片从底座开始的高度优选是5-100_。此外，叠片21的厚度是0.1-2_。可是，散热片鳍片的闻度和置片21的厚度也有可能在所描述区间以外。
[0035]在图1和图2中，散热片鳍片4安置在与散热片底座2的接触表面3相对的散热片底座2的侧面上。可是，也可以将散热片鳍片安置在散热片底座的侧表面上。这种做法可以当做替代方案或者补充方案。
[0036]图3所示为根据一项替代性实施例的散热片I。在图3所示的散热片I中，每个散热片鳍片4由分开的基本上平的叠片21组成，所述叠片21包含在两层钣金6、7之间的单碳层5，其中叠片21附着到散热片底座2。散热片鳍片4安置在散热片底座的槽20中，散热片鳍片4基本上垂直于散热片底座2的接触表面3，即，使得散热片鳍片的法线17基本上垂直于散热片底座2的接触表面3的法线18。
[0037]图4所示为根据本发明的用于冷却电子装置的散热片I的生产方法的示意图。所述散热片包含具有待附着到电子装置的接触表面3的散热片底座2和安置在散热片底座2上的多个散热片鳍片4。所述方法包含以下步骤:提供101金属散热片底座2，形成102包含至少一个碳层5的叠片21，所述碳层5的每个侧面上具有一层钣金6、7，以及在底座上安置103叠片21当做散热片鳍片4。
[0038]如图5所示，形成102叠片21的步骤包含提供104第一层钣金6和第二层钣金7以及提供石墨薄片的形式的碳层5。在步骤105中，在第一层钣金上施加粘合剂，在步骤106中，在第一层钣金6上安置石墨薄片5。然后，在石墨薄片上施加107粘合剂且将第二层钣金附着108到石墨薄片5上。
[0039]本发明并不限于上述实施例，而是同时涉及且包含所附独立权利要求范围内的所有实施例。因此，可组合上述实施例中的特征。
[0040]在上述实施例中，所有的散热片鳍片高度相同。可是，散热片鳍片也可具有不同的高度。
[0041]在上述实施例中，散热片鳍片是安置成等距的。可是，也可将散热片鳍片安置成相邻鳍片之间的距离在整个散热片I是变化的。
[0042]鳍片可与散热片底座2的接触表面3成任意角度。
[0043]当然可使用除了石墨的其他形式的碳。可使用石墨烯或金刚石形式的碳。
[0044]散热片鳍片可具有任意形状。
【权利要求】
1.一种用于冷却电子装置的散热片(1)，其中散热片包含具有待附着到电子装置的接触表面(3)的散热片底座(2)和多个安置在所述散热片底座(2)上的散热片鳍片(4)，特征在于所述散热片鳍片(4)包含叠片(21)，所述叠片包含至少一个碳层(5)，所述碳层(5)的每个侧面上具有一层钣金(6、7)。
2.根据权利要求1所述的散热片(I)，其中每一个所述散热片鳍片(4)包括分开的基本上平的叠片(21)，所述叠片包括在两层钣金(6、7)之间的单碳层(5)，其中叠片(21)附着到所述散热片底座(2)。
3.根据权利要求2所述的散热片(I)，其中所述散热片鳍片(4)安置在所述散热片底座(2)的槽(20)中，所述散热片鳍片(4)基本上垂直于所述散热片底座(2)的所述接触表面(3)。
4.根据权利要求1所述的散热片(1)，其中多个散热片鳍片(4)是具有长度轴(8)的同一连续叠片(21)的一部分，其中叠片(21)在沿着其长度轴(8)的不同位置处折叠且所述叠片包含至少一个碳层(5 )，所述碳层(5 )的每个侧面上具有一层钣金(6、7 )。
5.根据权利要求3所述的散热片(I)，其中所述折叠的叠片(21)沿着其长度轴(8)包含安置成基本上垂直于所述散热片底座(2)的所述接触表面(3)的基本上平的平面部分(9)，附着到所述散热片底座(2)且连接两个相邻的平面部分(9)的底部部分(10)，以及在所述平面部分(9)的相对侧边连接两个相邻的平面部分(9)的顶部部分(11)。
6.根据权利要求5所述的散热片(1)，其中所述底部部分(10)包括提供用于与所述散热片底座(2 )接触的接触表面的平面部分。
7.根据权利要求5所述的散热片，其中所述叠片(21)周期性地沿着所述长度轴(8)包括具有碳层(5)和在所述碳层(5)的每个侧面上的一层钣金(6、7)的多个第一区域(14)，其中第一区域被包含单层钣金(6、7)的第二区域(15)分割。
8.根据权利要求7所述的散热片(I)，其中所述第一区域(14)安置在所述折叠的叠片(21)的所述平面部分(9)中，其中，所述第二区域(15)构成所述顶部部分(11)和所述底部部分(10)。
9.根据前述权利要求的任一项权利要求所述的散热片(1)，其中所述金属从包括有铜、铝以及其合金的组中选择。
10.根据权利要求1所述的散热片(1)，其中所述散热片的鳍片(4)从所述底座(2)开始的高度是5-100mm。
11.根据权利要求1所述的散热片(1)，其中所述叠片(21)的厚度是0.l-2mm。
12.一种用于冷却电子装置的散热片(I)的生产方法，其中散热片(I)包含具有待附着到电子装置的接触表面(3)的散热片底座(2)和多个安置在所述散热片底座(2)上的散热片鳍片(4)，特征在于所述方法包含以下步骤: 提供金属散热片底座(2)， 形成包括至少一个碳层(5 )的叠片(21)，所述碳层(5 )的每个侧面上具有一层钣金(6、7)， 在所述散热片底座(2)上安置所述叠片(21)当做散热片鳍片(4)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述叠片(21)通过以下步骤而形成: 提供第一层钣金(6)和第二层钣金(7)以及一碳层(5)，所述碳层优选采用石墨薄片的形式， 在所述第一层钣金(6)上施加粘合剂， 将所述碳层附着在所述第一层钣金(6)上， 在所述碳层上施加粘合剂， 将所述第二层钣金(7)附着在所述碳层上。
【文档编号】H01L23/373GK103493196SQ201280015440
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年2月6日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】弗雷德里克·奥尔森 申请人:华为技术有限公司