專利名稱：多孔金屬結構的高效散熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體或其他固態器件的散熱裝置，尤其是涉及一種用于大功率半導體芯片及大功率LED散熱的多孔金屬結構的高效散熱器。
背景技術：
大功率半導體芯片及大功率LED都需要配置體積小、散熱效果好的散熱裝置，現有技術的散熱裝置，基本上是采用普通的鋁散熱片來散熱，由于鋁散熱片是依鋁型材為基礎，因此其與空氣接觸的面積是有限的，如果采取增加散熱片的方法來改善散熱的效果，又會增加散熱裝置的體積和重量，同時會使成本大大增加，造成整個產品的性價比降低。計算機的CPU等大功率半導體芯片及目前流行的大功率LED的散熱，雖然也有采用熱管原理來實現散熱的結構，但是目前普通的熱管散熱裝置都是在熱管上加裝鋁片作散熱器，其散熱面積受到很大的限制。
公開日為2007年3月14日，公開號為CN 19^729A的專利文件公開了一種用于電子發熱器件的金屬泡沫散熱器，包括用于放置電子發熱器件的散熱板，散熱板上燒結有金屬泡沫層，其金屬泡沫層采用特殊的加工工藝，將任意金屬泡沫材料加工成型，并高溫燒結到散熱板上，利用金屬泡沫換熱面積大，傳熱效率高的特點，將金屬泡沫層儲存的熱量迅速帶走。
公開日為2011年2月9日，公開號為CN 2017^67U的專利文件公開了一種用多孔金屬材料作散熱體的超導熱管散熱器，它包括多孔金屬、熱源連接板和熱管；其中，熱管一端插入多孔金屬，另一端插入熱源連接板；該結構通過熱管連接熱源與散熱部件，可以節省產品安裝空間，降低產品整體的重量，節約原材料成本。
公開日為2007 年5月16日，公開號為CN 1964092A的專利文件公開了一種采用多孔金屬材料作為散熱裝置的大功率發光二極管，它主要由多孔金屬材料與大功率發光二極管通過焊接或粘合封裝組成。采用通過電化學工藝生產的多孔金屬材料如多孔銅或多孔鋁作為散熱裝置，能極大地增加散熱面積，有利于大功率發光二極管的散熱。上述幾種專利的散熱結構均利用了多孔金屬其表面積較大的特點，通過增大散熱面積，使散熱器的散熱效果有了提高。但上述結構均存在熱源的熱量無法均勻地傳遞到整個多孔金屬中的問題，因為多孔金屬的孔隙率高達90%以上，因此在多孔金屬中，單位面積內的有效傳熱面積很小，我們知道，熱量傳遞的大小與傳熱面積成正比，因此，多孔金屬的這種高孔隙率結構使得多孔金屬的熱傳導性能大大低于常規的散熱器，傳熱效率很低，而將多孔金屬與熱源簡單連接或者在多孔金屬內簡單地插入熱管或導熱片均無法使熱源的熱量均勻地傳遞到整個多孔金屬中，上述結構均沒有考慮熱量在多孔金屬中的傳導問題，傳熱效率低的固有缺陷使得多孔金屬所具有大面積散熱表面的優勢得不到充分發揮，降低了多孔金屬散熱器的散熱效果。
發明內容
本發明的目的是為解決現有技術的多孔金屬散熱器傳熱效率低、散熱效果差的問題而提供一種傳熱效率高、散熱效果好的多孔金屬結構的高效散熱器。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是一種多孔金屬結構的高效散熱器，包括與熱源連接的板狀結構導熱部及與導熱部連接的塊狀結構散熱部，所述的散熱部為多孔金屬結構，散熱部內勻稱地散布有與導熱部連接的導熱條，所述的導熱部、導熱條及散熱部為一體化結構。在多孔金屬結構散熱部內勻稱地設置與導熱部連接的導熱條，導熱部從熱源吸收的熱量就可以通過導熱條均勻地送到多孔金屬結構的散熱部內，多孔金屬結構散熱部的傳熱效率得以大大提高，因此多孔金屬結構散熱部所具有大面積散熱表面的優勢就可以得到充分發揮，從而大大提高多孔金屬結構散熱器的散熱效果。這里所述的“勻稱地散布”，是指這些導熱條均勻或對稱或比例和諧地分散布置在整個散熱部內，他們可以是等間距相互平行設置的結構，也可以是均勻分布的放射狀結構，導熱條的自身可以是相同的結構，也可以是一種具有規則變化的結構。導熱部、導熱條及散熱部采用一體化的結構可以提高導熱效率，可以采用將多孔金屬的基模與設有導熱條的導熱部組合，再通過多孔金屬生成工藝在導熱部上方生成多孔金屬結構，使導熱條位于多孔金屬結構中；對于簡單的散熱器結構，也可以采用焊接、粘接等方法使導熱部、導熱條與多孔金屬組合成一體結構。這樣，導熱部、導熱條與多孔金屬結構緊密地融合連接在一起，形成復合型金屬體，使導熱部的熱量通過導熱條迅速、均勻地傳遞到多孔金屬結構中，利用多孔金屬結構所具有大面積散熱表面的優勢，將熱量迅速散發出去。作為優選，所述的導熱條呈柱狀或板狀結構，導熱條等間距地垂直設置在板狀結構的導熱部上。這種結構可以使導熱條均勻的布置的整個散熱部內，適合于熱源呈面狀的發熱器件的散熱。作為一種可選方案，所述的導熱條呈柱狀結構，導熱條呈放射狀設置在板狀結構的導熱部上。這種結構的導熱條呈放射狀布置，靠近導熱部導熱條相對集中，適合于熱源呈點狀的發熱器件的散熱。作為另一種可選方案，所述的導熱條等間距設置，導熱條與導熱條之間一體化連接構成立體的網格狀結構。這種結構除設有傳統的指向熱源的導熱條外，還設置有橫向結構的導熱條，這種立體的網格狀結構可以使導熱條均勻的布置的整個散熱部內，尤其適合于熱源呈面狀的發熱器件的散熱。作為優選，所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條設置在散熱部的垂直方向及水平方向上，設置在水平方向上的導熱條由前后方向的導熱條及左右方向的導熱條垂直相交構成，垂直方向的導熱條與不同高度的水平方向導熱條垂直相交，垂直方向的導熱條其下端部與導熱部相連。雖然立體網格狀結構的導熱條可以采用多種排列方式，但導熱條之間相互正交的結構可以降低制造難度，降低生產成本。作為優選，垂直方向的導熱條呈錐狀或楔狀結構，其橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減；靠近導熱部的水平方向導熱條其橫截面積大于遠離導熱部的水平方向導熱條的橫截面積。考慮到熱量傳遞過程中會不斷散發，因此靠近導熱部的導熱條其橫截面積大于遠離導熱部的導熱條的橫截面積，這樣可以減輕散熱器的重量，節約材料，降低成本，同時也可以增大散熱部的散熱面積。作為一種可選方案，所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條整體呈螺旋狀，螺旋狀的導熱條其螺旋中心線與平板結構的導熱部垂直，導熱條的下端部與導熱部相連。本方案利用螺旋的環繞結構將熱量從導熱部傳遞到立體結構的散熱部中，設置簡單，成本低廉
作為優選，所述的螺旋狀的導熱條其本體呈錐狀或楔狀結構，導熱條本體的橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減。考慮到熱量傳遞過程中會不斷散發，因此靠近導熱部的導熱條其橫截面積大于遠離導熱部的導熱條的橫截面積，這樣可以減輕散熱器的重量，節約材料，降低成本，同時也可以增大散熱部的散熱面積。作為優選，所述的螺旋狀的導熱條呈倒置的塔簧狀，靠近導熱部的螺旋狀導熱條其螺旋周長小于遠離導熱部的螺旋狀導熱條的螺旋周長。倒置的塔簧狀結構導熱條可以使得遠離導熱部的導熱條密度增加，較多的熱量得以傳遞到散熱器的上部，這樣可以讓散熱部的熱量分布更為均勻，有利于提高散熱效果。作為優選，導熱部與導熱條為鋁、鋁合金或者銅、銅合金，散熱部為泡沫銅、泡沫鋁、泡沫鎳或泡沫鐵。本發明的有益效果是它有效地解決了現有技術的多孔金屬散熱器傳熱效率低、 散熱效果差的問題，本發明的多孔金屬結構高效散熱器傳熱效率高、散熱效果好，具有很高的使用價值。
圖1是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例1的一種結構示意圖； 圖2是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例3的一種結構示意圖3是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例5的一種結構示意圖； 圖4是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例5的一種導熱板與導熱條的連接結構示意圖5是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例6的一種導熱板與導熱條的連接結構示意圖6是本發明多孔金屬結構的高效散熱器實施例7的一種結構示意圖； 圖7是圖6的俯視圖8是本實用新型多孔金屬結構的高效散熱器實施例10的一種結構示意圖； 圖9是本實用新型多孔金屬結構的高效散熱器實施例11的一種結構示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖對本發明技術方案的具體實施方式
作進一步的說明。實施例1
在圖1所示的實施例1中，一種多孔金屬結構的高效散熱器，包括與熱源連接的銅質板狀結構導熱部及與導熱部連接的塊狀結構散熱部，所述的散熱部1為多孔金屬泡沫銅，散熱部內勻稱地散布有與導熱部2連接的銅質導熱條3，所述的導熱條呈柱狀結構，導熱條等間距地垂直設置在板狀結構的導熱部上，導熱條的下端與導熱部連接，所述的導熱部、導熱條及散熱部為一體化結構。實施例2
實施例2的高效散熱器其導熱條呈板狀結構，其余和實施例1相同。實施例3在圖2所示的實施例3中，所述的導熱條呈板狀結構，導熱條呈放射狀設置在板狀結構的導熱部上，其余和實施例2相同。實施例4
實施例4的高效散熱器其導熱條呈柱狀結構，導熱條呈立體放射狀設置在板狀結構的導熱部上，其余和實施例1相同。實施例5
在圖3、圖4所示的實施例5中，所述的導熱條呈圓柱狀，等間距設置，導熱條與導熱條之間一體化連接構成立體的網格狀結構；所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條設置在散熱部的垂直方向及水平方向上，設置在水平方向上的導熱條由前后方向的導熱條及左右方向的導熱條垂直相交構成，垂直方向的導熱條與不同高度的水平方向導熱條垂直相交，垂直方向的導熱條其下端部與導熱部相連，其余和實施例1相同。實施例6
在圖5所示的實施例6中，散熱器的導熱部及導熱條均為鋁質，散熱部的多孔金屬為發泡鋁，垂直方向的導熱條呈棱錐狀結構，其橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減；靠近導熱部的水平方向導熱條其橫截面積大于遠離導熱部的水平方向導熱條的橫截面積，其余和實施例5相同。實施例7
在圖6圖7所示的實施例7中，所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條整體呈螺旋狀，等間距設置，螺旋狀的導熱條其螺旋中心線與平板結構的導熱部垂直，導熱條的下端部與導熱部相連，其余和實施例1相同。實施例8
實施例8的高效散熱器其螺旋狀的導熱條本體呈楔狀結構，導熱條本體的橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減，其余和實施例7相同。實施例9
實施例9的螺旋狀的導熱條呈倒置的塔簧狀，靠近導熱部的螺旋狀導熱條其螺旋周長小于遠離導熱部的螺旋狀導熱條的螺旋周長，其余和實施例8相同。實施例10
在圖8所示的實施例10中，導熱部為平板結構，導熱條為一塊設置在散熱部中間位置且與導熱部垂直的立板，散熱部與導熱條及導熱部之間通過焊接形成一體結構，其余和實施例1相同。實施例11
在圖9所示的實施例11中，導熱部為平板結構，散熱部呈塊狀結構直接設置在導熱部上，導熱部與散熱部為之間通過粘接形成一體結構。在上述實施例中，可以采用將多孔金屬的基模與設有導熱條的導熱部組合，再通過多孔金屬生成工藝在導熱部上方生成多孔金屬結構，使導熱條位于多孔金屬結構中，從而使導熱部、導熱條及散熱部成為一體化結構，而對于簡單的散熱器結構，也可以采用焊接、粘接等方法使導熱部、導熱條與多孔金屬組合成一體結構，在兩種不同材料之間焊接時，可以在其中一種材料上設置過渡層，以方便與另外一種材料焊接。本發明的高效散熱器在使用時，導熱部緊貼大功率半導體芯片或大功率LED的散熱面，大功率半導體芯片或大功率LED產生的熱量通過導熱條迅速、均勻地傳遞到多孔金屬結構中，利用多孔金屬結構所具有大面積散熱表面的優勢，再通過自然冷卻、強制風冷或水冷等方式，將熱量迅速散發出去。 上述實施例僅用來舉例解釋和說明本發明，而不是對本發明實施方式的限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種多孔金屬結構的高效散熱器，包括與熱源連接的板狀結構導熱部及與導熱部連接的塊狀結構散熱部，其特征是所述的散熱部(1)為多孔金屬結構，散熱部內勻稱地散布有與導熱部(2)連接的導熱條(3)，所述的導熱部、導熱條及散熱部為一體化結構。
2.根據權利要求1所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的導熱條呈柱狀或板狀結構，導熱條等間距地垂直設置在板狀結構的導熱部上。
3.根據權利要求1所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的導熱條呈柱狀結構，導熱條呈放射狀設置在板狀結構的導熱部上。
4.根據權利要求1所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的導熱條等間距設置，導熱條與導熱條之間一體化連接構成立體的網格狀結構。
5.根據權利要求4所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條設置在散熱部的垂直方向及水平方向上，設置在水平方向上的導熱條由前后方向的導熱條及左右方向的導熱條垂直相交構成，垂直方向的導熱條與不同高度的水平方向導熱條垂直相交，垂直方向的導熱條其下端部與導熱部相連。
6.根據權利要求5所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于垂直方向的導熱條呈錐狀或楔狀結構，其橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減；靠近導熱部的水平方向導熱條其橫截面積大于遠離導熱部的水平方向導熱條的橫截面積。
7.根據權利要求1所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的導熱部為平板結構，所述的導熱條整體呈螺旋狀，螺旋狀的導熱條其螺旋中心線與平板結構的導熱部垂直，導熱條的下端部與導熱部相連。
8.根據權利要求7所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的螺旋狀的導熱條其本體呈錐狀或楔狀結構，導熱條本體的橫截面積自連接導熱部的導熱條下端部向遠離導熱部的導熱條上端部遞減。
9.根據權利要求8所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于所述的螺旋狀的導熱條呈倒置的塔簧狀，靠近導熱部的螺旋狀導熱條其螺旋周長小于遠離導熱部的螺旋狀導熱條的螺旋周長。
10.根據權利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的多孔金屬結構的高效散熱器，其特征在于導熱部與導熱條為鋁、鋁合金或者銅、銅合金，散熱部為泡沫銅、泡沫鋁、泡沫鎳或泡沫鐵。
全文摘要
本發明公開一種多孔金屬結構的高效散熱器，包括與熱源連接的板狀結構導熱部及與導熱部連接的塊狀結構散熱部，所述的散熱部為多孔金屬結構，散熱部內勻稱地散布有與導熱部連接的導熱條，所述的導熱部、導熱條及散熱部為一體化結構。它有效地解決了現有技術的多孔金屬散熱器傳熱效率低、散熱效果差的問題，本發明的多孔金屬結構高效散熱器傳熱效率高、散熱效果好，具有很高的使用價值。
文檔編號H01L33/64GK102368482SQ20111030386
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年10月10日
發明者孫瑞, 李再林, 杜瑞亮 申請人:孫瑞, 李再林, 杜瑞亮