一種液冷散熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種液冷散熱器。包括基板、蓋板、類金剛石碳膜和密封圈；所述基板和/或蓋板上設有內部流道，所述類金剛石碳膜覆蓋在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面；所述密封圈安裝在基板和蓋板之間，基板和蓋板緊固密封，可以通過螺釘或螺栓將基板、密封圈和蓋板緊固密封。本實用新型的內部流道采用水電隔離的防腐方法，利用離子電鍍技術在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜，在基板和蓋板之間安裝密封圈，然后緊固密封。本實用新型能做到水電隔離，提高散熱器內部流道的耐腐蝕和耐沖刷性能，且能提高散熱器的散熱性能并減少流阻，在液冷散熱器上具有良好的應用前景。
【專利說明】一種液冷散熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及液冷散熱器領域，尤其是一種內部流道采用水電隔離防腐方法的液冷散熱器。
【背景技術】
[0002]電力半導體元件用液冷散熱器一般由基板和蓋板組成，其內部加工有流道。在使用過程中，冷卻流體在內部流道中流動時會沖刷流道壁面，且冷卻液體中如果有雜質的話，雜質可能會與散熱器基材反應，從而發(fā)生電化學腐蝕。因此，為保證散熱器的可靠性，一般內部流道需要進行防腐處理。目前常用的防腐方法主要有陽極氧化、鉻酸鹽化學轉化兩種。
[0003]但是陽極氧化和鉻酸鹽化學轉化膜層的熱導率低，盡管膜層很薄，但是仍然會在一定程度上降低水冷板的散熱性能。而鉻酸鹽化學轉化膜層可以在不通電的情況下，以鉻酸鹽為主的化學藥品混合反應在鋁表面生產一層致密氧化膜，但鉻酸鹽化學轉化膜層硬度不高，不耐沖刷，且膜層為導電膜，若散熱器上施加有大電流時，可能會使內部流道中的冷卻流體發(fā)生電解，從而發(fā)生腐蝕。
[0004]而在工業(yè)應用中，一種新型的硬質潤滑功能薄膜---DLC膜(diamond-1 ike carbon
films，類金剛石碳膜)，具有一系列優(yōu)異的性能，如高硬度、高耐磨性、高熱導率、高電阻率、良好的光學透明性、化學惰性等，目前已廣泛用于機械、電子、光學、熱學、聲學、醫(yī)學等領域。鑒于其優(yōu)良特性和液冷散熱器內部流道的防腐特點，將其應用于液冷散熱器上，用于解決散熱器的水電隔離和內部流道防腐問題。
[0005]經檢索，現有技術中，申請?zhí)枮?00910311960.9的發(fā)明公開了一種液冷防腐蝕散熱器的加工方法，主要解決 了現有技術中液冷散熱器冷卻通道難以進行完全防腐蝕處理以及防腐蝕效果差的問題。本發(fā)明通過在蓋板內側加工出用于對接散熱器主體內側散熱肋條下部的散熱肋條上部，采用硬質陽極氧化處理工藝進行防腐蝕處理，然后統(tǒng)一預處理焊接面，最后將散熱器主體和蓋板真空焊接起來實現液冷散熱器冷去通道的完全防腐蝕。本發(fā)明所述的液冷散熱器耐腐蝕性強，制造工序簡單，操作易行，生產工藝成本低。申請?zhí)枮?00710156606.4的發(fā)明涉及一種新型半導體器件用液冷散熱器，其組成包括散熱器盒體，所述的盒體上的內腔裝有一個由若干個散熱片組成的散熱片組，所述的散熱片為“U”型板，所述的“U”型板上沖壓有若干個均勻分布的長孔，板的兩側與長孔相鄰處分別沖壓有開口。本散熱器為將若干個散熱片一正一反交替疊摞在一起構成，使得在液體循序前進的過程中，液體不斷地進行最快速地上下分流，液體流動均勻且充分的大面積接觸與固定容積流量大小決定了散熱效果，大大提升了散熱功率密度。本發(fā)明用于半導體器件散熱。申請?zhí)枮?01310005082.4的發(fā)明實施例公開了一種液冷型CPU散熱器的散熱塊及其制造方法，該液冷型CPU散熱器的散熱塊包括具有頂面和底面的基板和設于所述基板用于散熱的鰭片組，所述基板頂面中部設有向內陷入的凹槽，所述鰭片組由多片自所述凹槽的底壁垂直底壁地向外伸出的鰭片平行排列而成，所述鰭片組的若干鰭片或全部鰭片的頂緣中部還設有缺口，各缺口共同形成一連續(xù)貫通若干個或全部鰭片的頂端的導流槽。制造所述液冷型CPU散熱器的散熱塊的方法包括制作半成品散熱塊、制作導流槽、制作凹槽、制作鰭片和散熱塊成型步驟。這種液冷型CPU散熱器的散熱塊提升了散熱塊的熱傳導和散熱性能。以上現有技術中的液冷散熱器均不是采用類金剛石碳膜技術，無法水電隔離，其散熱性能和防腐性能受:到一定限制，有待進一步提聞。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種液冷散熱器，通過采用水電隔離的防腐方法，能解決液冷散熱器的水電隔離和內部流道防腐問題，提高液冷散熱器的散熱性能和防腐性能。
[0007]本實用新型的技術方案是:所述液冷散熱器，包括基板、蓋板、類金剛石碳膜和密封圈；所述基板和/或蓋板上設有內部流道，所述類金剛石碳膜覆蓋在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面；所述密封圈安裝在基板和蓋板之間，基板和蓋板緊固密封，可以通過螺釘或螺栓將基板、密封圈和蓋板緊固密封。所述類金剛石碳膜的厚度為0.2至1.2 μ m。所述內部流道是在基板和/或蓋板上開設的槽。
[0008]本實用新型的內部流道采用水電隔離的防腐方法，利用離子電鍍技術在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜，在基板和蓋板之間安裝密封圈，然后緊固S封。
[0009]上述水電隔離的防腐方法中，所述電鍍技術包括空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍。
[0010]上述液冷散熱器的制造方法，包括如下步驟:
[0011]A、制造基板和蓋板,在基板和/或蓋板上開槽,加工出內部流道；
[0012]B、利用離子電鍍技術在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜；
[0013]C、在基板和蓋板之間安裝好密封圈；
[0014]D、將基板、密封圈和蓋板緊固密封，完成液冷散熱器的制造。
[0015]上述液冷散熱器的制造方法中，所述電鍍技術也包括空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍。
[0016]本實用新型利用離子電鍍技術在散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜，基板和蓋板之間安裝密封圈，然后用螺栓緊固密封，從而制造出水電隔離且防腐性能優(yōu)良的液冷散熱器。
[0017]與傳統(tǒng)的散熱器相比較，本實用新型的優(yōu)勢在于:
[0018]I)由于類金剛石碳膜的高電阻率，應用在電力半導體液冷散熱器中能做到水電隔離，且防腐效果突出；
[0019]2)由于類金剛石碳膜的熱導率高(約為銅的6倍)，熱膨脹系數小，液冷散熱器內部的防腐膜層可提高散熱器的散熱性能；
[0020]3)由于類金剛石碳膜有極高的硬度(具有接近金剛石的高硬度，其硬度約為HV1000?8000)和優(yōu)異的抗磨損性能，提高了散熱器內部流道的耐腐蝕和耐沖刷性能；
[0021]4)由于類金剛石碳膜的摩擦系數低(0.005、.02)，表面非常平滑，粗糙度可達Ra0.0lum，可減少散熱器流道的流阻?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型中的液冷散熱器外形圖；
[0023]圖2是本實用新型中的液冷散熱器的分解結構示意圖。
[0024]圖中:1、基板；2、密封圈；3、蓋板；4、螺釘；5、內部流道。
【具體實施方式】
[0025]如圖1和圖2所示，所述液冷散熱器，包括基板1、蓋板3、類金剛石碳膜和密封圈
2;所述基板I和/或蓋板3上設有內部流道5，所述類金剛石碳膜覆蓋在液冷散熱器基板I和/或蓋板3的內部流道5表面；所述密封圈2安裝在基板I和蓋板3之間，通過螺釘4或螺栓將基板1、密封圈2和蓋板3緊固密封。所述類金剛石碳膜的厚度為0.8 μ m。
[0026]上述液冷散熱器可用于電力行業(yè)冷卻晶閘管或IGCT器件的液冷冷卻。鑒于類金剛石碳膜存在高溫不穩(wěn)定性，不宜采用焊接工藝(如真空釬焊、攪拌摩擦焊、氬弧焊等)，因此采用在基板和/或蓋板上開槽，利用離子電鍍法在散熱器的基板和/或蓋板的內部流道表面附著類金剛石碳膜，然后放置合適的密封圈，再用螺釘緊固密封。
[0027]針對電力行業(yè)液冷散熱器的防腐和熱性能要求，在不改變熱管的實際熱傳效果和散熱器整體散熱性能的情況下，提出一種水電隔離和防腐的工藝方法，利用離子電鍍技術在液冷散熱器的基板和/或蓋板上附著類金剛石碳膜，然后通過螺釘和密封圈進行密封裝配。所述水電隔離的防腐方法，主要用于內部流道采用水電隔離防腐的液冷散熱器，也可用于其類似的需要防腐的產品上。所述水電隔離的防腐方法，利用離子電鍍技術在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜，在基板I和蓋板3之間安裝密封圈2，然后用螺釘4緊固密封。
[0028]上述水電隔離的防腐方法中，類金剛石碳膜的離子電鍍技術包括空心陰極離子鍍、熱陰極離子鍍、電弧離子鍍、活性反應離子鍍、射頻離子鍍、直流放電離子鍍等。離子電鍍時，把各種氣體放電引入氣相沉積，離子源產生的一束Ar離子束濺射固體石墨靶形成碳離子沉積在基體(散熱器的基板和/或蓋板)上，同時另一束離子束轟擊正在生長的薄膜，使沉積含碳粒子和轟擊離子之間發(fā)生一系列物理化學作用，從而在集體表面形成類金剛石碳膜。
[0029]上述水電隔離的防腐方法能做到水電隔離，提高散熱器內部流道的耐腐蝕和耐沖刷性能，且能提高散熱器的散熱性能并減少流阻，在液冷散熱器上具有良好的應用前景。
[0030]上述液冷散熱器的制造方法，包括如下步驟:
[0031]A、制造基板和蓋板，在基板和/或蓋板上開槽，加工出內部流道；
[0032]B、利用離子電鍍技術在液冷散熱器基板和/或蓋板的內部流道表面覆蓋一層類金剛石碳膜；
[0033]C、在基板和蓋板之間安裝好密封圈；
[0034]D、將基板、密封圈和蓋板緊固密封，完成液冷散熱器的制造。
[0035]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種液冷散熱器，包括基板(I)和蓋板(3)，所述基板(I)和/或蓋板(3)上設有內部流道(5)，其特征在于:所述液冷散熱器還包括類金剛石碳膜和密封圈(2);所述類金剛石碳膜覆蓋在液冷散熱器基板(I)和/或蓋板(3 )的內部流道(5 )表面；所述密封圈(2 )安裝在基板(I)和蓋板(3)之間,基板(I)和蓋板(3)緊固密封。
2.根據權利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于:通過螺釘(4)或螺栓將基板(I)、密封圈(2)和蓋板(3)緊固密封。
3.根據權利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于:所述類金剛石碳膜的厚度為0.2至 1.2 μ m。
4.根據權利要求1所述的液冷散熱器，其特征在于:所述內部流道是在基板和/或蓋板上開設的槽。
【文檔編號】H05K7/20GK203457484SQ201320566835
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】肖寧, 賀榮 申請人:株洲南車奇宏散熱技術有限公司