CN101151950A - 基于硬焊的平板散热器的壳体连结方法及用其制造的装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于焊接平板散热器的壳体的方法。在该方法中，制备第一壳体，其具有敞开的上部并包括设置在该第一壳体的边缘上并限定第一容置空间的第一侧壁。接着，制备第二壳体，其具有敞开的上部并包括设置在该第二壳体的边缘上并限定第二容置空间的第二侧壁。然后，通过将容置散热介质的第一壳体的敞开表面***第二容置空间来组装第一壳体和第二壳体，从而在第一侧壁和第二侧壁之间形成间隙。最后，通过沿间隙放置并熔化焊接母材来焊接第一壳体和第二壳体。该方法在焊接时防止壳体的污染，且缩短加工时间，不论壳体的表面是否平坦均能提供柔和的焊接面。

Description

基于硬焊的平板散热器的壳体连结方法及用其制造的装置
技术领域
本发明涉及用于制造平板散热器的方法，且尤其涉及用于连结平板散热器的壳体的方法以及使用该方法制造的平板散热器。
背景技术
近来，由于高集成技术的发展，诸如笔记本电脑或PDA之类的电子设备的尺寸和厚度越来越小。另外，由于对高响应特性和改进功能需求的增加，能量消耗趋于增加。
因而，当电子设备运行时，由于从电子设备内的电子器件产生很多热量，所以采用了多种平板散热器以将这些热量发散出去。
平板散热器以这样的方式制造：将诸如网状物(screen mesh)之类的散热介质***上壳体和下壳体之间以构造壳体组件；连结上壳体和下壳体，留出冷却剂注入孔；接着将冷却剂注入壳体内；最后密封冷却剂注入孔。这时，为了连结上壳体和下壳体，经常使用TIG焊接、激光焊接或软焊(soldering)。
图1示出了使用TIG焊接或激光焊接的传统壳体连结工艺的示例。
根据图1所示的连结工艺，壳体组件30首先被固定在上夹具10和下夹具20之间。然后，通过上压柱40和下压柱50按压夹具10、20，将脉冲电流施加于TIG焊条或激光焊条60上以焊接上壳体30a和下壳体30b接触处的边缘。
然而，由于上述连结方法是使用瞬时脉冲电流的点焊，所以焊接面不连续，从而该方法不适合焊接具有复杂形状的壳体。另外，由于产生了微小的漏隙，因而很难将上壳体30a和下壳体30b完全地连结，且需要较长的加工时间。
图2示出了使用软焊的另一种传统的壳体连结工艺的示例。
根据图2所示的连结工艺，当上壳体30a和下壳体30b组装起来时，将软焊材料70***所述壳体的接触面之间。然后，通过使用压柱40、50将壳体组件30固定在上夹具10和下夹具20之间，并加热壳体组件30的边缘。接着，软焊材料熔化，从而上壳体30a和下壳体30b连结在一起。
然而，虽然上述连结方法具有不依赖于壳体的形状、且允许柔和的(tender)焊接面和较快的加工时间这些优点，但是包含在软焊材料中的诸如焊剂之类的杂质会渗入到壳体内，因此使平板散热器的性能降低。
发明内容
本发明是针对上述问题而设计的，因此，本发明的目的是提供一种用于连结壳体的方法，并且还提供一种通过该方法制造的平板散热器，该方法可以提供软焊方法的多种优点，同时可以在平板散热器的壳体连结工艺中防止壳体内部的污染。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于连结平板散热器壳体的方法，该方法包括：(a)制备第一壳体，其具有敞开的上部，且包括设置在该第一壳体的边缘并限定第一容置空间的第一侧壁；(b)制备第二壳体，其具有敞开的上部且包括第二侧壁，该第二侧壁设置在该第二壳体的边缘并限定第二容置空间以使得该第一壳体的敞开表面***该第二容置空间中；(c)在散热介质***该第一壳体的第一容置空间内的情况下，通过将该第一壳体的敞开表面***该第二壳体的第二容置空间内来组装该第一壳体和该第二壳体，以在该第一侧壁和该第二侧壁之间形成间隙；以及(d)通过沿该间隙放置焊接母材、然后熔化该焊接母材来连结该第一壳体和该第二壳体。
优选地，该方法还包括：在第一侧壁和第二侧壁内形成开口，以使得冷却剂注入管***所述开口中；以及冷却剂注入管通过所述开口***第一容置空间的内部。
同时，在第一壳体的第一侧壁上形成凸缘以向外延伸，从而在组装第一壳体和第二壳体时，通过该凸缘形成间隙。
这时，凸缘与第二壳体的底部紧密地接触以保持第一容置空间的气密性。
根据本发明，步骤(d)包括：将壳体组件安装在上夹具和下夹具之间；以及通过给安装在夹具内的线圈施加高频功率、从而通过高频感应加热熔化焊接母材来连结壳体组件。
优选地，在步骤(d)中，将氩气和氮气供给到壳体组件的表面上以防止壳体组件的表面在高频感应加热时氧化。
优选地，该方法还包括：通过使用安装在夹具中的冷却管来循环冷却剂从而冷却连结的壳体组件。
优选地，上夹具和下夹具具有适应于壳体组件的形状的凹槽以固定壳体组件。
优选地，焊接母材是弯曲或加压的焊丝，其与设置有间隙的壳体组件的边缘形状相对应，该焊接母材不包含焊剂。
在本发明中，优选的是，第二壳体还包括从第二侧壁延伸的多个肋，且所述肋朝放置在间隙中的焊接母材弯曲以固定焊接母材。
在本发明中，步骤(d)包括：将壳体组件放入加热炉；以及通过给该加热炉供热、从而熔化焊接母材来连结壳体组件。
优选地，其中加热炉的内部处于真空状态或填充有氢、氮以及氨的至少一种气体。
在本发明的另一方案中，还提供一种平板散热装置，该装置包括：散热介质；第一壳体，其设置有第一侧壁，该第一侧壁限定容置散热介质的第一容置空间；第二壳体，其设置有第二侧壁，该第二侧壁限定第二容置空间，第二容置空间容置第一壳体以使得第一侧壁和第二侧壁之间形成间隙；冷却剂，其被注入容置散热介质的第一容置空间内；以及连结构件，其沿第一侧壁和第二侧壁之间的间隙熔合以连结第一壳体和第二壳体。
这里，优选的是，第一壳体包括从侧壁延伸的凸缘，且该凸缘与第二壳体的底部紧密地接触以在第一侧壁和第二侧壁之间形成的间隙。
另外，优选的是，第二壳体包括从侧壁延伸预定长度的多个肋，且所述多个肋朝连结构件弯曲。
附图说明
本发明的优选实施例的这些和其它特征、方案以及优点将参照附图在下面的详细说明中更加充分地描述。在附图中：
图1示出使用TIG或激光焊接的传统的壳体连结工艺的示例；
图2示出使用软焊的传统壳体连结工艺的示例；
图3和图4是分别示出用于根据本发明的连结工艺中的第一壳体和第二壳体的剖视图；
图5示出第一壳体和第二壳体组装之后的壳体组件的剖视图；
图6是示出焊接母材放置在壳体组件的边缘上之后壳体组件的剖视图；
图7是示出冷却剂注入管***壳体组件中以及肋朝焊接母材弯曲的部分立体图；
图8和图9示出通过执行根据本发明的硬焊(brazing)焊接工艺的连结壳体的过程；
图10是示出根据本发明的壳体连结工艺完成之后的壳体的剖视图。
具体实施方式
此后，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在描述之前，应该理解的是在说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应被解释为局限于一般的和词典的含义，而是应在允许发明人为最好的解释而适当地定义术语的原则的基础上，基于对应于本发明的技术方案的含义和概念来进行解释。因此，此处提出的说明仅仅是为说明性目的的优选示例，并不是要限制本发明的范围，因此应理解的是在不脱离本发明的构思和范围的情况下，可以对其进行其它等同替代和修改。
在用于连结平板散热器壳体的方法中，如图3所示，制备了第一壳体A，其具有敞开的上部，且包括设置到其边缘并限定第一容置空间100的侧壁S1。这时，第一壳体A是对应于待制造的平板散热器的一个侧壁的构件，且其设置有具有预定宽度、并从侧壁S1延伸到外部的凸缘110。另外，在侧壁S1内设置开口120，以使平板散热器的冷却剂注入管***该开口120中。
接着，如图4所示，制备了第二壳体B，其与第一壳体A连接以构造平板散热器的另一侧壁。该第二壳体具有敞开的上部，且包括设置到其边缘并限定第二容置空间130以将第一壳体A容置在第二容置空间130中的侧壁S2。第二壳体的第二容置空间的尺寸能容置形成有凸缘的敞开表面，且侧壁S2上形成具有预定长度的多个肋135。在第二壳体B的侧壁S2内设置与形成在第一壳体A的侧壁S1内的开口120相对应的开口140，以使冷却剂注入管可以***该开口140中。
如果制备了第一壳体A和第二壳体B，如图5所示，将散热介质150***第一容置空间100内，接着组装第一壳体A和第二壳体B。这时，第一壳体A这样组装，即，使其敞开表面***第二壳体B的第二容置空间130内。在该组装状态下，由于凸缘110形成在第一壳体A的边缘上，因此在第一壳体的侧壁S1的外侧和第二壳体的侧壁S2的内侧之间形成间隙160，如图所示。
优选地，间隙160连续地设置于壳体组件A-B的周围。另外，当组装第一壳体A和第二壳体B时，设置到第一壳体A的凸缘110与第二壳体B的底部紧密地接触(参看170)。
散热介质150由具有较好的热传递特性的金属网状物构成。网状物同时提供蒸发的冷却剂的扩散通道和液化的冷却剂的流动通道。散热介质150优选地由稀疏网眼和密集网眼的复合层构成以提高热传递效率。
如果第一壳体A和第二壳体B组装完成，如图6所示，则沿间隙160放置焊接母材(welding parent metal)180。焊接母材180优选地具有依赖于间隙160的形状的弯曲或加压的线形。至于焊接母材180的材料，采用不包含焊剂的硬焊焊接母材。优选地，焊接母材是银合金钎料。这时，形成在第二壳体B的侧壁S2上的多个肋135朝放置在间隙160内的焊接母材180弯曲以固定焊接母材180，如图7所示。另外，由于多个肋135朝焊接母材180弯曲，因而第一壳体A被挤压以使得第一壳体A与第二壳体B紧密接触。
如果焊接母材180放置完成，如图所示，冷却剂注入管190经由形成在第一壳体A的侧壁S1内的开口120和形成在第二壳体B的侧壁S2内的开口140***。这时，管190的端部延伸到第一壳体A的第一容置空间100。
如果第一壳体A和第二壳体B完全组装完成，则可以通过焊接将壳体彼此连接在一起。
优选地，如图8所示，壳体组件A-B安装到硬焊焊接装置的下夹具200上。在下夹具200的上部内设置矩形凹槽210，以使得壳体组件A-B的下部紧紧地***该矩形凹槽210中。因此，壳体组件A-B沿凹槽210的侧壁***，从而紧密地固定在下夹具200上。
同时，下夹具200内包括高频发生线圈220和冷却管230。优选地，线圈220和管230沿下夹具200的边缘***。在下面的过程中，高频电流施加于线圈220，且冷却剂在冷却管230内循环。
接着，如图9所示，使用压柱250移动硬焊焊接装置的上夹具240以覆盖壳体组件A-B。优选地，在上夹具240的下表面上也设置矩形凹槽，以使得壳体组件A-B的上部紧紧地***该矩形凹槽210中。因此，如果上夹具240覆盖壳体组件A-B，则壳体组件A-B的上部沿凹槽的侧壁***，从而紧密地固定到上夹具240。之后，对压柱250施加压力以使第一壳体A的凸缘110与第二壳体B的底部紧密地接触(参看图5的170)，从而保持***有散热介质150的第一容置空间100的气密性。
当如上所述保持第一容置空间100的气密性时，执行硬焊焊接。也就是说，将高频电流施加到高频发生线圈220，以通过高频感应加热来熔化放置在间隙160内的焊接母材180。
优选地，当进行高频感应加热时，为了防止壳体组件A-B的表面氧化，将氩气或氮气供给到壳体组件A-B的表面上。
在根据本发明的用于连结平板散热器的壳体的方法中，作为通过焊接将装配后的第一壳体A和第二壳体B彼此连接的另一实施例，将壳体组件A-B放入加热炉(未示出)内，且对加热炉施加高温以熔化焊接母材180。
这时，加热炉的内部优选地处于真空状态或填充有氢、氮和氨中的至少一种气体。
然后，如图10所示，由于熔化的焊接母材180′的粘性运动以及在第一壳体A和第二壳体B之间的接触面内产生的毛细现象，第一壳体A和第二壳体B连结在一起。使用同样的原理，冷却剂注入管190也被连结到设置于第一壳体A和第二壳体B的侧壁内的开口上。焊接母材180沿壳体组件A-B的边缘基本上同时熔化。因此，可以获得线性焊接特性。也就是说，可以缩短焊接时间并提供柔和的焊接面。
当进行焊接工作时，***有散热介质150的第一容置空间100由于压柱的压力而保持气密性，从而能够防止第一容置空间100被熔化的焊接母材180′污染。另外，由于焊接母材180不包含焊剂，所以不会发生由焊剂导致的第一容置空间100的污染。
如果完成了硬焊焊接，则诸如水之类的冷却剂在安装到下夹具200上的冷却管230中循环以冷却壳体组件A-B。因此，完成了第一壳体A和第二壳体B的连结过程。
当连结过程完成后，使用真空泵将第一容置空间100减压成真空状态，然后通过冷却剂注入管注入冷却剂(例如，蒸馏水)，接着密封管190，从而完成了平板散热器。
本申请的发明人将通过应用本发明制作的平板散热器的性能与通过应用传统激光焊接制作的平板散热器的性能进行了比较。这时，除了壳体的连结方法外，所有的情况都相同。
结果，通过应用本发明制作的平板散热器显示了比通过应用传统激光焊接制作的平板散热器高大约33％的优异的最大热承载能力以及高大约20％的优异的热传导性能。
本发明已被详细描述。然而，应理解的是，当说明本发明的优选实施例时，仅仅以说明的方式提供详细的描述和具体的示例，这是因为从这些详细描述中，本发明范围内的多种改变和修改对本领域技术人员将变得明显。
工业实用性
根据本发明，由于在壳体连结过程中，***有散热介质的空间保持了气密性，所以可以防止壳体内的污染。另外，用于连结壳体的焊接母材不包含焊剂，所以不会发生由焊剂导致的污染。而且，由于通过高频感应加热或使用加热炉加热，焊接母材在边缘上同时熔化，所以可以提供线性焊接特性。因此，缩短了加工时间，获得柔和的焊接面，且壳体的表面形状也不再是麻烦。此外，由于热承载能力的提高，可以制作高温加热产品的冷却模块，还可以通过减小平板散热器的尺寸来制作具有小尺寸的冷却模块。

Claims (16)

1.一种用于连结平板散热器的壳体的方法，包括：
(a)制备第一壳体，其具有敞开的上部，且包括设置在该第一壳体的边缘并限定第一容置空间的第一侧壁；
(b)制备第二壳体，其具有敞开的上部且包括第二侧壁，该第二侧壁设置在该第二壳体的边缘并限定第二容置空间以使得该第一壳体的敞开表面***该第二容置空间中；
(c)在散热介质***该第一壳体的第一容置空间内的情况下，通过将该第一壳体的敞开表面***该第二壳体的第二容置空间内来组装该第一壳体和该第二壳体，以在该第一侧壁和该第二侧壁之间形成间隙；以及
(d)通过沿该间隙放置焊接母材、然后熔化该焊接母材来连结该第一壳体和该第二壳体。
2.如权利要求1所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，还包括：
在该第一侧壁和该第二侧壁内形成开口，以使得冷却剂注入管***所述开口中；以及
该冷却剂注入管通过所述开口***该第一容置空间的内部。
3.如权利要求2所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
在该第一壳体的第一侧壁上形成凸缘以向外延伸；以及
其中在组装该第一壳体和该第二壳体时，通过该凸缘形成该间隙。
4.如权利要求3所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该凸缘与该第二壳体的底部紧密地接触以保持该第一容置空间的气密性。
5.如权利要求1所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，步骤(d)包括：
将壳体组件安装在上夹具和下夹具之间；以及
通过给安装在该夹具内的线圈施加高频功率、从而通过高频感应加热熔化该焊接母材来连结该壳体组件。
6.如权利要求5所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
将氩气或氮气供给到该壳体组件的表面以防止该壳体组件的表面在高频感应加热时氧化。
7.如权利要求5所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，还包括：
通过使用安装在该夹具中的冷却管来循环冷却剂进而冷却连结的壳体组件。
8.如权利要求5所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该上夹具和该下夹具具有适应于该壳体组件的形状的凹槽以固定该壳体组件。
9.如权利要求1所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该焊接母材是弯曲或加压的焊丝，其与设置有该间隙的该壳体组件的边缘形状相对应。
10.如权利要求9所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该焊接母材不包含焊剂。
11.如权利要求1所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该第二壳体还包括从该第二侧壁延伸的多个肋；以及
其中所述肋朝放置在该间隙内的该焊接母材弯曲以固定该焊接母材。
12.如权利要求1所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中步骤(d)包括：
将该壳体组件放入加热炉；以及
通过给该加热炉供热、从而熔化该焊接母材来连结该壳体组件。
13.如权利要求12所述的用于连结平板散热器的壳体的方法，其中，
该加热炉的内部处于真空状态或填充有氢、氮以及氨中的至少一种气体。
14.一种平板散热装置，包括：
散热介质；
第一壳体，其设置有第一侧壁，该第一侧壁限定容置该散热介质的第一容置空间；
第二壳体，其设置有第二侧壁，该第二侧壁限定第二容置空间，该第二容置空间容置该第一壳体以使得该第一侧壁和该第二侧壁之间形成间隙；
冷却剂，其被注入容置该散热介质的该第一容置空间；以及
连结构件，其沿该第一侧壁和该第二侧壁之间的间隙熔合以连结该第一壳体和该第二壳体。
15.根据权利要求14所述的平板散热装置，其中，
该第一壳体包括从该侧壁延伸的凸缘；以及
其中，该凸缘与该第二壳体的底部紧密地接触以在该第一侧壁和该第二侧壁之间形成该间隙。
16.根据权利要求14所述的平板散热装置，其中，
该第二壳体包括从该侧壁延伸预定长度的多个肋；以及
所述多个肋朝该连结构件弯曲。
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