CN101349517B - 一种微型平板热管的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微型平板热管的封装方法，微型平板热管的上下基板由金属制成，上下基板四周加工一圈焊接带，在焊接带上镀有焊料，采用夹具将上下基板对准后加紧，加温至焊料熔化，冷却后上下基板通过焊料紧密连接在一起，形成平板微热管的封装。本发明使用低熔点金属作为焊料，通过特制模具对微热管壳体施加一定压力，在真空或者保护气体环境下加温熔化焊料金属，再冷却后，使得微型平板热管上下基板粘合在一起，以达到微热管的封装目的。本发明操作方便可靠，简单灵活，成本低廉，应用广泛。

Description

一种微型平板热管的封装方法
(一)技术领域
本发明属于一种热管的封装技术，具体涉及一种微型平板热管的封装方法。
(二)背景技术
热管是一种高效传热元件，利用封闭管内工作介质的相变进行热传导，可将大量热量通过很小截面积远距离的传输而无需外加动力。热管原理首先由Gaugler在1944年提出，但当时并没有被采纳应用。直到1963年，美国Los Alamos国家实验室的Grover等重新独立发明了类似于Gaugler提出的传热元件，并正式将此传热元件命名为热管“Heat Pipe”，指出它的热传导率已超过任何一种已知的金属，并给出了以钠为工质，不锈钢为壳体，内部装有吸液芯的热管的实验结果。用于电子冷却的微型热管的概念最早是1984年T.P Cotter在第五届国际热管会议上提出。1990年起，国外开始研制微型热管，并在1995年左右投入使用，单根微热管(外径3mm，长度为100mm、150mm系列)已配合热沉应用于手提电脑CPU芯片的冷却，但热量传输能力仅4-6W。微型平板热管以其能够有效减小气液面摩擦力的特点于2000年以后问世并成为研究热点，至今，各国科学家仍不断的完善热管理论模型，提高其导热能力。
微型平板热管的加工方法大都采用分别加工上下基板，然后通过金属焊接或者键合等工艺实现上下基板的粘接。这样的工艺优点在于粘接牢靠、密封性好，但也存在着加工难度大，设备造价高等问题。
(三)发明内容
本发明提出一种采用低熔点金属来连接上下基板，操作简单、成本低廉、连接稳定可靠，能够满足微型热管正常工作需求，应用于发热面积小但热流密度集中的电子元件的微型平板热管的封装方法。
本发明的目的是这样实现的：微型平板热管的上下基板由金属制成，上下基板四周加工一圈焊接带，在焊接带上镀有焊料，采用夹具将上下基板对准后加紧，加温至焊料熔化，冷却后上下基板通过焊料紧密连接在一起，形成平板微热管的封装。
本发明还有这样一些技术特征：
1、所述的焊接带为上下基板在边缘处留有宽度不小于1mm的焊接带；
2、所述的焊料采用低熔点金属锡、铅或者合金；
3、所述的微型平板热管的上下基板由铜、铝、不锈钢金属制成；
4、所述的镀焊料过程采用先在焊接带上均匀涂刷助焊剂，再将熔化的焊料均匀涂在焊接带上后冷却，以完成镀焊料；
5、所述的夹具采用铁、钢等坚硬且熔点高的金属；
6、所述的夹具采用能够加紧微型平板热管四周的焊接带，但对上下基板的中部即热管的工作腔体没有挤压的环形中空结构；
7、所述的加温方法采用真空烘箱加热或者惰性气体保护加热，避免上下基板被氧化；
8、所述的封装后的微型平板热管的上下基板由焊料紧密牢靠的连接在一起，连接力远大于热管正常工作时内部产生的压强。
本发明适用于金属材料的微型热管封装。使用低熔点金属作为焊料，通过特制模具对微热管壳体施加一定压力，在真空或者保护气体环境下加温熔化焊料金属以改变表面特性，冷却后，使得微型平板热管上下基板粘合在一起，以达到微热管的封装目的。本发明操作方便可靠，简单灵活，成本低廉，应用广泛。
本发明通过以下技术方案予以实现：在微型热管上下基板四周加工一圈焊接带，在上下基板的焊接带上分别镀上一层焊料，然后通过模具将上下基板对准后加紧，在真空或者充满保护气体的烘箱中加热到焊料的熔点后再冷却到常温，焊料在熔化的过程中将上下基板连接在一起，冷却后通过焊料将上下基板牢固的粘接在一起，完成微型热管的封装。本发明优点在于：1、能将微型热管的上下基板牢固粘合，连接强度满足热管正常工作要求；2、能将微型热管的上下基板密闭粘合，粘合后热管内部在正常工作压强情况下不漏气；3、不会引入微型热管内部其它杂质，影响其性能；4、本发明封装方法操作简单，成本低廉。
(四)附图说明
图1是本发明微型平板热管上下基板与焊接带的结构原理图；
图2是夹具的结构原理图；
图3是本发明操作过程示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：
结合图1-图3，本实施例的封装方法具体操作过程如下：
起始时，使用砂纸轻轻打磨微型平板热管上基板1、微型平板热管下基板2的焊接面，一方面去掉表面氧化层，另一方面提高焊接带表面粗糙度，以提高与焊料的粘接力。
然后彻底清洗上下基板，烘干后在上下基板的上基板焊接带3、下基板焊接带4上均匀涂抹助焊剂，目的是提高熔解后的焊料与焊接带的浸润性，以使其能够均匀平整的镀在焊接带上。
用加热器(本实施例采用电烙铁)同时加热焊料和上下基板，使焊料熔化，并将熔化的焊料均匀平整的涂抹与焊接带表面，并要保证焊料覆盖所有焊接带表面，以保证封装后热管的密闭性。
将镀有焊料的上下基板上下对准并夹在夹具5中，拧紧夹具螺丝以加紧上下基板的焊接带，使其受力均匀。
然后将夹具5连同上下基板放入烘箱中，抽真空或者通入保护气体，加温到焊料的熔点，待焊料熔解后降温至室温，松开夹具取出封装好的微型热管。所说的上下基板为铜、铝、铁等金属制成，能够与熔解的焊料充分浸润并粘接牢靠。
本实施例中焊料为锡、铅等低熔点金属或者合金(如焊锡)，熔解后能够与热管基板充分浸润粘接牢靠。在焊接带上镀焊料的过程采用先刷相应的助焊剂，再将熔解的焊料涂抹在上面，以达到均匀镀上一层焊料。镀焊料过程要使焊接带均匀粘满焊料，不存在空隙。模具能够将上下基板的焊接带严格挤压在一起，不存在个别压力松动的点。烘箱中保护气体为不与基板和焊料发生反应的惰性气体。

Claims (1)

1.一种微型平板热管的封装方法，其特征在于步骤如下：
1)首先，使用砂纸轻轻打磨微型平板热管上基板、微型平板热管下基板的焊接带，一方面去掉表面氧化层，另一方面提高焊接带表面粗糙度，以提高与焊料的粘接力，然后彻底清洗上下基板，烘干后在上下基板的上基板焊接带、下基板焊接带上均匀涂抹助焊剂，目的是提高熔解后的焊料与焊接带的浸润性，以使其能够均匀平整的镀在焊接带上；
2)然后用电烙铁同时加热焊料和上下基板，使焊料熔化，并将熔化的焊料均匀平整的涂抹于焊接带表面，并要保证焊料覆盖所有焊接带表面，以保证封装后热管的密闭性；
3)再将镀有焊料的上下基板上下对准并夹在夹具中，拧紧夹具螺丝以夹紧上下基板的焊接带，使其受力均匀；
4)最后将夹具连同上下基板放入烘箱中，抽真空或者通入保护气体，保护气体为不与基板和焊料发生反应的惰性气体，避免上下基板被氧化；然后加温到焊料的熔点，待焊料熔解后降温至室温，松开夹具取出封装好的微型平板热管；封装后的微型平板热管的上下基板由焊料紧密牢靠的连接在一起，连接力远大于热管正常工作时内部产生的压强；
其中，所述的焊接带为上下基板在边缘处留有宽度不小于1mm的焊接带，上下基板为铜、铝或不锈钢金属制成，能够与熔解的焊料充分浸润并粘接牢靠；焊料为低熔点金属锡、铅或合金，熔解后能够与热管基板充分浸润粘接牢靠。
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