[发明专利]热交换装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及热交换装置，例如散热器，尤其是具有翅片的热交换装置和包括这种热交换装置的功率模块。本发明的实施例也涉及制造热交换装置的方法。

背景技术

集成电路技术的进步已经导致集成电路装置具有增大的电路密度、增大的时钟频率以及增大的单位容积功率消耗。因而，先进的集成电路装置(如微处理器)产生大量的热。为了保持性能并防止由于热引起的降级，集成电路通常连接到散热器，将热从集成电路装置传递并驱散。已知的散热器由普通金属制成且具有基部和翅片。热交换装置可以是主动的(例如由风扇从外部提供动力)或被动的(没有外部动力供应且通常包含对流空气流)。

为了有效地从诸如电气装置的部件驱散增加的热量，人们可能认为简单地增加散热器尺寸就足够了，例如通过增加翅片高度。然而，这样做使得翅片效率降低，主要是因为翅片的有限导热率。因而，性能增加将与尺寸增加不成正比，相反在一些情况下会饱和。

美国专利No.7,150,312B2描述了一种具有堆叠阵列的低型面(lowprofile)热管的冷却系统，每个热管带有从中延伸穿过的多个微管。堆叠的低型面热管设置成与生热部件热连接。热传递流体容纳在低型面热管的微管中并从生热部件去除热。

然而，上述系统仍具有改进的空间，尤其是关于其热传输效率、其制造成本及其重量。

发明内容

鉴于上述内容，该目的通过根据权利要求1所述的热交换装置、根据独立权利要求的包括至少一个这种热交换装置的功率单元和制造这种热交换装置的方法来解决。

术语“功率模块”在下文理解为包括至少一个功率电子器件和/或功率电气装置的组件，所述组件热连接到根据本发明的至少一个热交换装置。请注意，术语功率电子器件和/或功率电气装置和发热装置以及术语部件在下文以可互换的方式理解。

在本发明的一个方面，所述热交换装置包括基部，所述基部能与至少一个发热装置(即，至少一个功率部件)热连接，以接收热并允许热从基部(10)传输给翅片的外表面。所述热交换装置也包括多个翅片。所述多个翅片例如通过粘合与所述基部热接触，即热连接，以允许热从所述基部传输给所述翅片，即，所述翅片的外表面。此外，至少一个翅片是多端口管，所述多端口管包括与工作流体成流体连通的多个通道。术语翅片的外表面应当理解为包括沿翅片的圆周方向，沿至少一个通道的形状和类型表示的方向延伸的壳体表面。此外，所述外表面包括每个翅片的端表面，其中，所述端表面位于所述翅片相对于基板的远端。所述翅片以至少一个第一行和至少一个第二行设置成以第一方向和第二方向延伸的矩阵。在下文中，每行被认为包括至少两个翅片。所述第一行和第二行中的至少一行以第一方向延伸。

在一个实施例中，所述第一行和第二行相对于彼此横向移位。换句话说，所述至少一个第一行和所述至少一个第二行在第一方向相对于彼此交错。在此，术语交错指的是在以第一和第二方向延伸的截面中以第一方向看时，所述行中的一行中的至少一个翅片的投影中心位于两个相邻行中当一行以横向方向几何投影在另一行上时的两个相邻翅片的中心之间。所述中心应当理解为相对于其专用翅片的截面的区域中心。除了上述翅片之外，热交换装置可包括额外的翅片。所述额外的翅片可以不属于上述行中的任何行。

关于热交换装置在上文阐述的益处总体上类似地适用于在下文公开的功率模块和制造热交换装置的方法。类似地，关于制造热交换装置的方法的益处也适用于热交换装置和功率模块。

在本发明的另一方面，所述目的通过一种制造热交换装置的方法解决，所述方法包括以下动作/步骤：

a)提供基部和多个翅片，其中，所述翅片中的至少一个包括带有多个通道的多端口管；

b)将所述多个翅片热连接到所述基部，以便形成矩阵，其中，所述矩阵包括至少一个第一行和至少一个第二行；

c)将工作流体引入所述多个翅片和所述基部中的至少一个；和

d)防止所述工作流体逸出所述热交换装置，即所述多个翅片和所述基部中的至少一个。

根据实施例，所述基部热连接并机械连接到所述多个翅片。同样，所述多个翅片包括相应的管，所述管容纳工作流体。在所述方法的一个实施例中，至少一个第一行和至少一个第二行中的翅片彼此设置成使得所述行相对于彼此交错和/或齿状交错(indented)。借助于合适的闭合机构(例如，塞)，或借助于例如通过焊接、粘结、铜焊等等来永久性地密封合适的填充开口，来防止工作流体逸出，所述填充开口设置用于将工作流体引入热交换本体中翅片和/或基部中的至少一个的步骤。