包括具有减小的结构密度的冷却结构的散热器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于冷却热发生设备的散热器，其包括本体部分，该本体部分具有用于接触热发生设备的第一表面，以及接触冷却部分的第二表面，并且冷却部分包括冷却结构。冷却结构的结构密度随着到本体部分的距离增加而减小。冷却结构可以是三维结构，例如栅格或格架，但是冷却结构还可以是从本体部分的第二表面突出或延伸的翅片。可以利用例如选择性激光熔化过程(SLM)的增材制造来制造散热器。散热器可以由例如铝、铜的金属、例如氮化铝(AIN)、碳化硅的陶瓷或含有石墨、石墨烯或碳纳米管的合成物制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上设及散热器，并且更特别地设及包括具有向外减小的材料密度的冷 却结构的散热器。本专利技术的散热器可W例如用于消散由电部件或电子部件与电组件或电子 组件产生的热量。
技术介绍
随着通过集成电路损耗的功率的快速升高，改进的散热器设计需要减小它们与强 制空气流之间的热阻力。已经使用诸如挤压、机加工与压铸的制造方法来制造传统的纵向 翅片设计。尽管运些技术增加了相对小的成本，但是它们排除了制造更加复杂的散热器设 计。但是可能需要更加复杂的结构W改进散热器的性能。 在化rnon等的美国专利申请NO2009/0321045A1中描述了更加复杂的结构的散热 器。化rnon等引入利用牺牲式样的3D打印和随后的烙模铸造的概念W形成复杂结构的散 热器的构思。典型的3D打印机通过连续的固体层利用激光与液体光聚合物来制造3D形式， 实例是立体光刻快速成型系统。 良好地适于制造复杂结构的散热器的一个3D打印过程或增材制造过程是选择性 激光烙化（SLM)过程。称作选择性区激光烙化的过程开始于在1995年德国亚琢的弗劳恩 霍夫激光技术研究所（haunhoferInsti1:uteILT)。 阳0化]选择性激光烙化（SLM)是增材制造过程，其将3DCAD数据用作数字信息源W及W高能激光束（通常地镜纤维激光）形式的能量W通过将微细金属粉末烙合在一起形成=维 金属部分。尽管因为此过程将金属完全地烙化成固体均质块，运被公认为是误称，但是工业 标准术语是激光烧结。此过程W将3DCAD文件数据分切成通常从20微米到100微米厚的 层，形成各层的2D图像开始；此文件格式是在大部分基于层的3D打印或立体光刻技术上使 用的工业标准.Stl文件。此文件然后被加载到文件准备软件包中，该文件准备软件包分配 允许解释并且通过不同类型的附加制造装置构造此文件的参数、值W及物理支持。 通过SLM，雾化微细金属粉末的薄层利用涂覆机构均匀地分布在通常金属的基板 上，该基板紧固到沿着竖直轴狂）移动的分度台。运发生在包括在低于百万分之500的氧 气等级氣气或氮气的惰性气体的严格控制的大气的室内部。一旦各层被分布，部分几何体 的各2D切片就通过将激光能量选择性地施加到粉末表面，通过利用高频扫描镜沿着X轴与 Y轴引导聚焦的激光束而烙合。激光能量足够强烈W允许颗粒完全烙化（焊接）W形成固 体金属。此过程逐层重复直到完成此部分。 最适于SLM过程的此应用类型是具有薄壁与隐藏间隙或通道的复杂几何体与结 构。当制造混合形式时，其中固体与部分形成或格架式几何体可W-起生产W形成单个物 体，可W获得益处。 由化rnon等描述的散热器具有一体地连接在一起的基部部分与热交换部分。由 此，基部部分与热交换部分是作为单个铸造单元制造的单个连续实体。由化rnon等描述的 散热器的热交换部分具有复杂的S维结构，但是由化rnon等提出的结构中没有任何一个 具有减小的材料厚度。 然而，通过本专利技术人已经发现，通过使用冷或热交换结构可W获得非常有效的散 热器，其中材料密度随着与待冷却的热发生设备的距离而减小。
技术实现思路
根据本专利技术提供了用于冷却热发生设备的散热器，所述散热器包括： 本体部分，其具有用于接触热发生设备的第一表面；W及 冷却部分，其连接到本体部分的第二表面并且保持冷却结构； 其中所述冷却结构或者所述冷却结构的至少一部分的所述材料密度随着到所述 本体部分的所述第二表面和/或第一表面的距离增加而减小。 当沿着基本上垂直于本体部分的第一表面的方向截取时，可W观察或测量到冷却 结构的材料密度随着到本体部分的第二表面和/或第一表面的距离的增加而减小。 根据本专利技术的实施方式，第一表面是本体部分的第一外表面并且第二表面是本体 部分的第二外表面。第二表面相对于第一表面也在本专利技术的一个或多个实施方式内。 当限定基本上垂直于本体部分的第一表面并且穿过本体部分的中屯、的中屯、线或 轴时，冷却结构或者冷却结构的至少一部分的材料密度随着到该中屯、轴的距离增加而减小 在本专利技术的实施方式内。由此，当限定基本上垂直于本体部分的第一表面并且穿过本体部 分的中屯、的中屯、线或轴时，冷却结构或者冷却结构的至少一部分的材料密度在沿着所述中 屯、轴测量时可W随着本体部分的第二表面和/或第一表面的距离增加而减小，并且可W随 着到所述中屯、轴的距离增加进一步减小。冷却部分保持网格或栅格或格架状冷却结构，其可W是=维网格或栅格或格架状 冷却结构在本专利技术的一个或多个实施方式中。 冷却结构可W由限定空气和/或液体流动通道的材料结构制成，并且由在冷却结 构内的空气和/或液体流动通道占据的总空间可W随着到本体部分的第二表面和/或第一 表面的距离增加而增加。冷却结构可W限定不同方向的多个空气和/或液体流动通道，由 此多个空气和/或液体流动通道彼此相交或者交叉。 对于具有格架状冷却结构的本专利技术的实施方式来说，然后格架状冷却结构的至少 一部分可W由在连接点处连接到彼此的不同定向的格架元件形成，并且对于在连接点处连 接到彼此的多个不同定向的格架元件，材料密度可W随着到本体部分的第二表面和/或第 一表面的距离增加而减小。 对于具有网格或栅格或格架状冷却结构的实施方式来说，然后网格或栅格状冷却 结构可W由限定空气和/或液体流动通道的材料结构制成，并且由在冷却结构内的空气和 /或液体流动通道占据的总空间可W大于由冷却结构的材料部分占据的总空间。 本专利技术还覆盖具有网格或栅格或格架状冷却结构的实施方式，其中，=维栅格或 格架状冷却结构是空间栅格结构。运里，空间栅格结构可W是基本上模块化空间栅格结构。 对于具有网格或栅格或格架状冷却结构的实施方式来说，网格或栅格或格架状冷 却结构可W由限定空气和/或液体流动通道的实体材料结构制成。然而，本专利技术还覆盖其 中栅格或网格状冷却结构由限定空气和/或液体流动通道的材料制成，并且其中所述材料 结构的至少一部分是中空的实施方式。 对于具有网格或栅格或格架状冷却结构的实施方式来说，栅格或格架状冷却结构 可W由限定空气和/或液体流动通道的材料结构制成，该流动通道从连接到第二表面的冷 却结构的内部部分到冷却结构的外结合部的具有从5mmW下增加到5mmW上的直径。 本体部分的厚度从本体部分的外边缘或多个外边缘到本体部分的中屯、向内地增 加在本专利技术的一个或多个实施方式内。本体部分的厚度可W从本体部分的外边缘或多个外 边缘到本体部分的中屯、在全部方向中向内地增加。本体部分的厚度当沿着任意边缘部分测 量时可W小于在本体部分的中屯、处测量的厚度。 本专利技术覆盖一个或多个实施方式，其中本体部分的第一表面覆盖本体部分的外表 面的至少中屯、部分。 本专利技术还覆盖一个或多个实施方式，其中本体部分具有保持第一表面的下外表 面，并且其中第二表面的至少一部分形成冷却结构连接至其的基本上向上延伸的上表面。 根据本专利技术的一个或多个实施方式，然后第二表面的至少一部分形成冷却结构连接至其的 基本上向上弯曲的上表面。第二表面的至少一部分可W形成冷却结构连接至其的基本上向 上的圆顶状上表面。第二表面或上表面可W基本上形成为旋转表面。 本专利技术还覆盖其中所述第二表面的至少一部分形成所述冷却结构连接至其的基 本上向上的圆锥状或金字塔状的上表面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却热发生设备的散热器，所述散热器包括：本体部分，其具有用于接触所述热发生设备的第一表面；以及冷却部分，其连接到所述本体部分的第二表面并且包括冷却结构；其中，所述冷却结构或者所述冷却结构的至少一部分的所述材料密度随着到所述本体部分的所述第二表面和/或第一表面的距离增加而减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德拉·亚历克西乌，雅各布·维勒·特里德，
申请(专利权)人：亚历克西乌和特里德控股公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK