專利名稱：用于將發(fā)熱構(gòu)件冷卻的冷卻組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將發(fā)熱構(gòu)件冷卻的冷卻組件，以及ー種制造用于將發(fā)熱構(gòu)件冷卻的冷卻組件的方法以及包括此類冷卻組件的冷卻裝置，其中該冷卻組件包括散熱器、至少一個導(dǎo)熱板、具有細(xì)長形狀的至少ー個細(xì)長熱導(dǎo)體以及多個肋片。
背景技術(shù)：
當(dāng)目前制造包括電子設(shè)備的產(chǎn)品時，散熱是ー個重要的問題。為了制造更緊湊的產(chǎn)品，電子設(shè)備內(nèi)的構(gòu)件具有更小的尺寸，但是它們?nèi)韵⒈仨毺幚淼母邿崃?。再者，這些產(chǎn)品務(wù)必不能太重，并且必須在戶外環(huán)境中起作用。由此，當(dāng)制造用于冷卻電子設(shè)備的冷卻組件時，應(yīng)該考慮體積和重量，并且它們還必須能夠在它們被暴露在雨中、太陽下等的環(huán)境中有效率地消散高熱量。
必須有效率地冷卻的電子設(shè)備的示例是無線電基站(RBS)中的遠(yuǎn)程無線電單元(RRU)0這些RRU通常安裝在戶外塔架或桿的頂部，這意味著體積和重量要求是至關(guān)重要的，以及它們必須耐受惡劣的戶外環(huán)境。因為對于RRU的冷卻組件來說長使用壽命是希望的，所以通過自然對流的冷卻是首選。當(dāng)應(yīng)用通過強(qiáng)制對流的冷卻吋，必需使用例如風(fēng)扇，并且風(fēng)扇無法耐受戶外環(huán)境中的長期使用。RRU本身的發(fā)熱可能不時超過400 W。再者，功率放大器板位于RRU中，并且功率放大器將在工作時產(chǎn)生高熱量。來自功率放大器板的發(fā)熱可能達(dá)到150 ff/cm2以上。WO 2005/089197 A2描述ー種功率放大器組件，其包括電子模塊、有鰭的散熱器以及熱管增強(qiáng)的托架，其中電子模塊安裝在托架上而該托架安裝在有鰭的散熱器上。在功率放大器上安裝有消散熱的構(gòu)件。這些構(gòu)件附著于銅鎢法蘭，以利于熱傳導(dǎo)到散熱器和熱管。此已知放大器組件僅能夠消散有限的熱量，并且相對重。再者，銅鎢法蘭的熱阻將降低熱管的熱傳遞速率。因此，需要一種改進(jìn)的冷卻組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決上文概述的問題，并且通過根據(jù)所附獨立權(quán)利要求的設(shè)備和方法以及通過根據(jù)從屬權(quán)利要求的實施例來實現(xiàn)此目的以及其它目的。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于發(fā)熱構(gòu)件的冷卻的冷卻組件。該冷卻組件包括散熱器，該散熱器具有調(diào)適成面向發(fā)熱構(gòu)件的第一側(cè)和與第一側(cè)相反的第二側(cè)。再者，該冷卻組件包括附著于散熱器的第一側(cè)的至少ー個導(dǎo)熱板，以及其中該板調(diào)適成與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸。該冷卻組件還包括具有細(xì)長形狀的至少ー個熱導(dǎo)體，以及其中熱導(dǎo)體至少部分地嵌入在散熱器的第一側(cè)中。該冷卻組件還包括從散熱器的第二側(cè)伸出的多個肋片。在冷卻組件中，板在第一側(cè)至少部分地嵌入在散熱器中，以及熱導(dǎo)體的至少其中之一調(diào)適成與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸。由此，冷卻組件的優(yōu)點在于，通過散熱器、導(dǎo)熱板、細(xì)長熱導(dǎo)體和冷卻肋片的組合有效率地將發(fā)熱構(gòu)件冷卻。因為板嵌入到散熱器中，所以冷卻組件實現(xiàn)緊湊的設(shè)計。通過讓熱導(dǎo)體與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸，熱導(dǎo)體的熱傳遞速率將是有效率的，這樣是有利的。熱導(dǎo)體的至少其中之一可以是熱管。為了使熱管中從發(fā)熱構(gòu)件，在散熱器的熱區(qū)域，到散熱器的較涼區(qū)域存在高熱傳遞速率，一個或多個熱管可以調(diào)適成與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸。發(fā)熱構(gòu)件與熱管之間的直接熱接觸具有如下優(yōu)點它促成發(fā)熱構(gòu)件的有效率冷卻。正常情況下，當(dāng)在冷卻應(yīng)用中使用熱管時，熱管內(nèi)使用的材料可能冷凝時的冷啟動期間可能存在問題。在此冷卻組件中，即使內(nèi)部的液體材料已冷凝，在冷啟動期間熱管也將不會被禁用。因此，根據(jù)應(yīng)用，在組件中有利地使用熱管，因為即使熱管冷凝，仍將能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻，即，熱管將具有與散熱器一祥的冷卻能力。散熱器的厚度可以不均勻。再者，散熱器的區(qū)域可以具有較大的厚度，并且此區(qū)域可以至少包括板的位置，其還可以是散熱器最靠近發(fā)熱構(gòu)件的區(qū)域。具有較大厚度的散熱器的區(qū)域可以在兩個相對的基本平行邊緣之間延伸，但是該區(qū)域還可以沿著另ー個延伸。散熱器的厚度可以沿著與所述兩個相對邊緣平行的方向連續(xù)地減小，或厚度可沿著另ー個 方向減小。可以將至少ー個熱導(dǎo)體的至少一部分嵌入到板中。當(dāng)熱導(dǎo)體是熱管時，此熱管的至少一部分可以嵌入板中。此設(shè)計是有利的，以便能夠制造緊湊且有效率的冷卻組件。肋片可以在兩個相対的基本平行邊緣之間延伸。與散熱器中較厚的區(qū)域一祥，肋片也可以沿著另ー個方向延伸。但是當(dāng)肋片和散熱器的較厚區(qū)域沿著相同的方向延伸，例如在所述兩個邊緣之間延伸吋，冷卻組件的制造最有效率。肋片可以按約10至14 mm的距離相間隔。由此，優(yōu)化了冷卻組件周圍的空氣流，這促成最有效率的冷卻，并且由此這是有利的。再者，板可以具有比發(fā)熱構(gòu)件更大的面積。根據(jù)發(fā)熱構(gòu)件產(chǎn)生的熱量，板可能不一定具有更大面積，并且該面積可能例如具有與發(fā)熱構(gòu)件基本相同的面積。由此，根據(jù)產(chǎn)生的熱量，可以改變板的尺寸將是優(yōu)點。該板可以由銅制成，但是也可以采用具有高熱傳遞速率的任何其它適合材料制造，以便有效率地使熱離開發(fā)熱構(gòu)件。該材料還可以是如鎢的另ー種材料或不同材料的混合物。散熱器可以由鋁或鎂制成。肋片也可以由鋁或鎂制成。當(dāng)制造散熱器和肋片時，使用具有可接受熱傳遞速率的其它重量輕材料也是可能的。因為散熱器和肋片形成冷卻組件的大部分，所以當(dāng)選擇這些部分的材料時的主要問題是材料的重量。但是，它們還應(yīng)該具有足夠好的熱傳遞速率以便能夠使熱離開發(fā)熱構(gòu)件。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供ー種冷卻裝置，其包括附著于根據(jù)第一方面的冷卻組件的發(fā)熱構(gòu)件。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供一種制造冷卻組件的方法。該方法包括提供具有從散熱器的一側(cè)伸出的多個肋片的散熱器，并在散熱器的與伸出肋片的ー側(cè)相反的ー側(cè)將板嵌入在散熱器中。該方法還包括在散熱器的與伸出肋片的ー側(cè)相反的ー側(cè)提供細(xì)長槽。該方法還包括將細(xì)長熱導(dǎo)體插入到槽中并將熱導(dǎo)體附著于散熱器。該方法還包括填充熱導(dǎo)體周圍的間隙，并加工散熱器的與伸出肋片的ー側(cè)相反的ー側(cè)的表面。由此，以有效率的方式制造冷卻組件，這可限制生產(chǎn)成本，并且因此是本發(fā)明的優(yōu)點。該方法還可以包括將發(fā)熱構(gòu)件附著于冷卻組件，以使發(fā)熱構(gòu)件與板和熱導(dǎo)體直接熱接觸。這具有更有效率地使熱從發(fā)熱構(gòu)件離開的優(yōu)點。該方法還包括通過焊接將熱導(dǎo)體附著于散熱器和以焊料填充熱導(dǎo)體周圍的間隙。這促成良好的熱接觸，這是又一個優(yōu)點。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
-圖I示出冷卻組件的透視圖；
-圖2示出沿著圖I中A-A截取的部分的橫截面視圖，以及其中省略了肋片；
-圖3示出具有肋片的散熱器的部分的橫截面；以及 -圖4是制造冷卻組件的方法的流程圖。
具體實施例方式在下文描述中，將參考某些實施例和附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。出于解釋而非限制的目的，闡述了ー些特定的細(xì)節(jié)，如特殊的情形、技術(shù)等，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但是，對于本領(lǐng)域人員來說，顯然本發(fā)明可以在脫離這些特定細(xì)節(jié)的其它實施例中實施。本發(fā)明的基本理念是,通過冷卻組件(cooling assembly)將發(fā)熱構(gòu)件有效率地冷卻，該冷卻組件包括散熱器(heat sink)、至少一個導(dǎo)熱板、至少ー個細(xì)長熱導(dǎo)體以及多個肋片(fin)。該冷卻組件應(yīng)該重量輕，并且應(yīng)該能夠在戶外環(huán)境中將構(gòu)件有效率地冷卻。該發(fā)熱構(gòu)件可以是例如無線電基站中的遠(yuǎn)程無線電單元中的電子設(shè)備或在戶外或其它地方使用的任何其它產(chǎn)品中的電子設(shè)備。圖I在透視圖中示出冷卻組件的示范實施例。在一個實施例中，散熱器I由鋁或鎂制成，以及肋片4也由鋁或鎂制成。在另ー個實施例中，散熱器I和肋片4由具有某種熱傳遞速率的另ー種重量輕的材料制成。散熱器I和肋片4可以由相同的材料或不同的材料制造。正如圖I中能夠見到的，散熱器和肋片構(gòu)成冷卻組件的大部分。因此，為這些部分選擇的材料的重量優(yōu)選地比較低。另ー方面是熱傳遞速率，以及因為散熱器和肋片應(yīng)該能夠從發(fā)熱構(gòu)件將熱傳遞出去，所以它們的熱傳遞速率優(yōu)選地比較高。散熱器I具有第一側(cè)9和與第一側(cè)相反的第二側(cè)10。散熱器具有兩個相対的基本平行邊緣6和7。圖I示出本發(fā)明的示范實施例，其中冷卻組件包括四個具有細(xì)長形狀的熱導(dǎo)體3。根據(jù)必須消散的熱量，熱導(dǎo)體的數(shù)量可以更大或更低。這些細(xì)長熱導(dǎo)體3優(yōu)選地由具有高熱傳遞速率的材料(如銅)制成。熱導(dǎo)體3被嵌入在散熱器的第一側(cè)9中，以使熱導(dǎo)體的其中一端能夠與發(fā)熱構(gòu)件5直接熱接觸。細(xì)長熱導(dǎo)體3從與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸的一端將熱傳遞到細(xì)長熱導(dǎo)體3的另一端，即傳遞到處于散熱器I的較涼的區(qū)域的一端。導(dǎo)熱板2優(yōu)選地也由具有大熱傳遞速率的材料(如銅)制成。圖2示出沿著圖I中的A-A的冷卻組件的部分的橫截面視圖。出于簡明的目的，省略了肋片。在優(yōu)選實施例中，導(dǎo)熱板2的面積大于發(fā)熱構(gòu)件5的面積。板的尺寸取決于發(fā)熱構(gòu)件所產(chǎn)生的熱量。根據(jù)示范實施例，該面積與發(fā)熱構(gòu)件的面積基本相同。根據(jù)圖2中未示出的另ー個示范實施例，該面積小于發(fā)熱構(gòu)件的面積。在圖2中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，板2嵌入在散熱器I中，以使導(dǎo)熱板2的表面與散熱器的第一側(cè)9平齊。根據(jù)另ー個示范實施例，該板僅部分地嵌入在散熱器中。為了實現(xiàn)發(fā)熱構(gòu)件5與熱導(dǎo)體3之間的良好直接熱接觸，冷卻組件中不允許有空氣間隙。如圖2中的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中所示，以粘合材料11填充熱導(dǎo)體3周圍的間隙。如上文描述的，圖I和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示范實施例的冷卻組件。這些附圖示出多個細(xì)長熱導(dǎo)體3。但是，本發(fā)明不限于多個熱導(dǎo)體，而是，具體根據(jù)產(chǎn)生的熱量，可能有更少數(shù)量的熱導(dǎo)體3，例如，僅ー個熱導(dǎo)體。細(xì)長熱導(dǎo)體將熱從散熱器的熱區(qū)域傳遞到較冷的區(qū)域，因此它優(yōu)選地由具有高熱傳遞速率的材料(如銅)制成。根據(jù)示范實施例，熱導(dǎo)體3的至少其中之一是熱管(heat pipe)。熱管是一種有效率的冷卻構(gòu)件，其由細(xì)長中空部件(例如管)組成，其由具有高熱傳遞速率的材料制造并填充有能夠在熱端凝結(jié)以及能夠在冷端蒸發(fā)的液體材料。熱管的材料是例如，銅，或具有高熱傳遞速率的任何其它材料，以及液體材料是例如水。根據(jù)圖I和圖2中所示的本發(fā)明的示范實施例的冷卻組件具有厚度較大的區(qū)域8， 包括板2的位置。此區(qū)域在兩個相対的邊緣6和7之間延伸，并且該區(qū)域的厚度沿著與所述兩個相対的邊緣6和7平行的方向連續(xù)地減小。圖3示出具有肋片的示范散熱器的一部分(即散熱器中接近邊緣的部分)的橫截面，其中在不包括區(qū)域8的區(qū)域示出散熱器的厚度T。肋片4的面積優(yōu)選地盡可能地大，以便分散來自發(fā)熱構(gòu)件5的熱。根據(jù)本發(fā)明的示范實施例，肋片按約10至14 mm的距離d相間隔，這對于優(yōu)化散熱器周圍的空氣流是理想的，并且促成通過自然對流實現(xiàn)的最有效率的冷卻。但是，兩個后續(xù)肋片之間的另ー個距離也是可能的。肋片4的厚度t優(yōu)選地盡可能地薄。根據(jù)制造技術(shù)，厚度是例如I和2 mm。肋片4的高度h也根據(jù)制造的技術(shù)而定。該高度優(yōu)選地在從例如60至120 mm的范圍內(nèi)。在圖I中所示的本發(fā)明的示范實施例中，肋片4的長度，即兩個相對邊緣6與7之間的距離介于例如300與700 mm之間。靠近邊緣的散熱器I的厚度T是例如7至10 mm，并且根據(jù)示范實施例，厚度向區(qū)域8連續(xù)増大，此處厚度約兩倍于靠近邊緣的散熱器的厚度。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的制造冷卻組件的示范方法的流程圖。在一個優(yōu)選實施方案中，通過擠壓制造散熱器I和肋片4。例如在散熱器和肋片的材料是鋁時使用此技木。在另ー個優(yōu)選實施例中，通過壓鑄來制造散熱器I和肋片4。例如在散熱器和肋片的材料是鎂時使用此技木。用于在步驟20中提供具有從第二側(cè)10伸出的肋片4的散熱器I的其它制造技術(shù)也是可能的。在步驟21中，通過在散熱器中按導(dǎo)熱板2的尺寸加工凹陷部，然后將板2嵌入凹陷部中來在第一側(cè)9將板2嵌入散熱器I中。根據(jù)又ー個不范實施例,在嵌入板前，以具有高熱傳遞速率的粘合材料(如導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂或焊料)處理該凹陷部，以便實現(xiàn)板與散熱器之間的良好熱接觸。在嵌入板之后，在步驟22中，在散熱器的第一側(cè)9提供槽。在步驟23中將熱導(dǎo)體3插入到槽中之前，加工槽，并且還可以利用具有高熱傳遞速率的粘合材料處理槽。在步驟24中，通過粘合材料(例如通過焊接)將熱導(dǎo)體3附著于散熱器I。在步驟25中，通過粘合材料(例如焊料)填充熱導(dǎo)體3周圍的間隙。圖2示出熱導(dǎo)體3處的粘合材料11。在步驟26中加工散熱器I的第一側(cè)9的表面以實現(xiàn)平整表面。此后，將發(fā)熱構(gòu)件5與導(dǎo)熱板2以及與熱導(dǎo)體3直接熱接觸地附著。
為了確保有效率的冷卻組件，以及為了保證發(fā)熱構(gòu)件5與板2以及熱導(dǎo)體3之間的良好熱接觸，重要的是組件中不留有空氣間隙。優(yōu)選地，應(yīng)該以導(dǎo)熱粘合材料(如焊料、焊縫(weld)、導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂或任何其它適合的粘合材料)來填充所有空氣間隙。
再者，上文提到并描述的實施例僅作為示例來給出，并且不應(yīng)限制本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該顯見到所附專利權(quán)利要求中要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)的其它解決方案、用途、目的和功能。
權(quán)利要求
1.用于將發(fā)熱構(gòu)件(5)冷卻的冷卻組件，所述冷卻組件包括 -散熱器(I )，所述散熱器具有調(diào)適成面向所述發(fā)熱構(gòu)件(5)的第一側(cè)(9)和與所述第一側(cè)相反的第二側(cè)(10)， -附著于所述散熱器(I)的第一側(cè)(9)的至少一個導(dǎo)熱板(2)，以及其中所述板(2)調(diào)適成與所述發(fā)熱構(gòu)件(5 )直接熱接觸， -具有細(xì)長形狀的至少一個熱導(dǎo)體(3)，以及其中所述熱導(dǎo)體(3)至少部分地嵌入在所述散熱器(I)的第一側(cè)(9)中，以及 -從所述散熱器(I)的第二側(cè)(10)伸出的多個肋片(4)， 其特征在于 -在第一側(cè)(9 )將所述板(2 )至少部分地嵌入在所述散熱器(I)中，以及 -將所述熱導(dǎo)體(3)的至少其中之一調(diào)適成與所述發(fā)熱構(gòu)件(5)直接熱接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻組件，其特征在于，所述熱導(dǎo)體(3)的至少其中之一是熱管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻組件，其特征在于，一個或多個熱管調(diào)適成與所述發(fā)熱構(gòu)件(5)直接熱接觸。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述散熱器(I)具有不均勻的厚度。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述散熱器(I)具有厚度較大的區(qū)域(8)，所述區(qū)域(8)至少包括所述板(2)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻組件，其特征在于，所述散熱器(I)中具有較大厚度的區(qū)域(8)在所述散熱器(I)的兩個相對的基本平行的邊緣(6、7)之間延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻組件，其特征在于，所述散熱器(I)的厚度沿著與所述兩個相對邊緣(6、7)平行的方向連續(xù)地減小。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，將至少一個熱導(dǎo)體(3)的至少一部分嵌入到所述板(2)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻組件，其特征在于，將至少一個熱管的至少一部分嵌入到所述板(2)中。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述肋片(4)在所述散熱器(I)的兩個相對的基本平行的邊緣(6、7 )之間延伸。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述肋片(4)按約10至14 mm的距離(d)相間隔。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述板(2)具有比所述發(fā)熱構(gòu)件(5)更大的面積。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述板(2)由銅制成。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述散熱器(I)由鋁或鎂制成。
15.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件，其特征在于，所述肋片(4)由鋁或鎂制成。
16.包括根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項所述的冷卻組件的冷卻裝置，其中所述冷卻裝置還包括附著于所述冷卻組件的發(fā)熱構(gòu)件(5)。
17.制造冷卻組件的方法，其中所述方法包括 -提供(20)具有從散熱器(I)的一側(cè)(10)伸出的多個肋片(4)的散熱器(I), -在所述散熱器(I)的與伸出所述肋片(4)的一側(cè)(10)相反的一側(cè)(9)將板(2)嵌入(21)所述散熱器(I)中， -在所述散熱器(I)的與伸出所述肋片(4)的一側(cè)(10)相反的一側(cè)(9)提供(22)細(xì)長槽， -將細(xì)長熱導(dǎo)體(3)插入(23)到所述槽中， -將所述熱導(dǎo)體(3)附著于所述散熱器(1)， -填充(25)所述熱導(dǎo)體(3)周圍的間隙，以及 -加工(26)所述散熱器(I)的與伸出所述肋片(4)的一側(cè)(10)相反的一側(cè)(9)的表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法還包括將發(fā)熱構(gòu)件(5)附著于所述冷卻組件，以使所述發(fā)熱構(gòu)件(5)與所述板(2)和所述熱導(dǎo)體(3)直接熱接觸。
19.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中通過焊接將所述熱導(dǎo)體(3)附著于所述散熱器(I)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17中任一項所述的方法，其中以焊料填充所述熱導(dǎo)體(3)周圍的間隙。
全文摘要
提供用于將發(fā)熱構(gòu)件(5)冷卻的冷卻組件。該冷卻組件包括散熱器(1)和附著于散熱器的一側(cè)的至少一個導(dǎo)熱板(2)，以及其中該板調(diào)適成與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸。該冷卻組件包括至少一個細(xì)長熱導(dǎo)體(3)，至少一個細(xì)長熱導(dǎo)體(3)至少部分地嵌入到散熱器中。該冷卻組件還包括從散熱器伸出的多個肋片(4)。在冷卻組件中，該板至少部分地嵌入在散熱器中，以及熱導(dǎo)體的至少其中之一調(diào)適成與發(fā)熱構(gòu)件直接熱接觸。
文檔編號H01L23/46GK102859683SQ201080065552
公開日2013年1月2日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者袁海波 申請人:愛立信(中國)通信有限公司