CN106270269A - 热管传热无焊接连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管传热无焊接连接方法，该方法的步骤中包括蒸发端无焊接连接处理，所述蒸发端无焊接处理的方法中含有以下步骤：(1)准备导热块和至少一热管，并在导热块的被加压面上设置至少一个与相应的热管(1)对应的开口槽；(2)将所述热管的蒸发端端部穿入开口槽，并且穿入后，所述热管具有凸出开口槽外的凸出部分；(3)加压一压块使压块作用于导热块的被加压面，并且使所述凸出部分向开口槽内压入并压平；(4)加热热管使热管的蒸发端端部受热膨胀，从而使热管的端部与开口槽壁面紧密接触和使热管的被压平部分的面和导热块的被加压面形成接触发热组件的至少一个接触面。通过该方法能够使热管和传热元件紧密接触，从而提高其散热效果。

Description

热管传热无焊接连接方法

技术领域

本发明涉及一种热管传热无焊接连接方法，适用于单热管、双热管及多热管的传热装置上。

背景技术

目前，由于热管有高热传导率，且重量轻、结构简单、价格低廉、不需要电力即可传递大量热量等优点，在各种需要散热的场合得到了广泛应用。例如对电子发热组件(CPU等发热量大的集成器件)快速导离散热，有效降低了电子发热组件发热引起的热集聚，保证了电子组件的正常工作。

但只有热管还不够，要将发热组件上的热量传递出去，还需要散热体、导热块组成热管散热器，即热管散热器包括有散热体，热管及导热块。其中，散热体由多个散热鳍片相堆叠组合而成，在各该散热鳍片上设有穿孔，热管的一端安装在各散热鳍片的穿孔中，热管的另一端安装在导热块上设置有一个(单热管时)或多个(对应热管的个数)相互平行的槽道中，将热管与导热块相连的一端称为蒸发端，与散热体相连的一端称为冷凝端。

目前的方案是将导热块与电子发热组件紧密接触，导热块与热管紧密接触，将蒸发端的热量通过热管传递到冷凝端的散热鳍片上散发出去，通常为了使电子发热组件产生的热量可以更快速地被传递并逸散，一般可配合散热风扇快速将热量吹离。

导热块与热管需要紧密接触传热方法，方案之一是采用焊接方法实行紧密接触，焊接时在导热块连接槽中涂抹低融点金属浆体，将热管的一端放置在该导热块的连接槽中，再送入回焊炉加热热熔；与散热体各散热鳍片的连接，有时也采用将鳍片上的孔改为槽焊接的方法。该方法由于采用铜块作为导热块，一面与集成块等电子发热组件的表面紧密接触，另一面由槽中焊锡与热管焊接接触，不但需要涂抹金属浆体、加热的工序和成本，还对环境造成一定的影响。第二种方案是将热管通过挤压和滚压嵌入导热块上的开口槽中，并且开口槽中的热管压平后与导热块平面处于同一平面，将该平面直接与集成块等电子发热组件的表面紧密接触，此时，热管起主要传热作用，但热管接触面积小，仍需要借助导热块的大接触面将热量从槽道接触处传热给热管；而方案一是导热块的一面与电子发热组件接触、一面与热管焊接接触，电子发热组件与热管之间需要导热块传热，增加了传热热阻，因此，方案二传热效果更好。但方案二采用开口槽比最大径稍小将热管挤压和滚压进槽的方法，不仅使热管滚压面不平，引起与电子发热组件表面接触不好，同时在槽道内部热管表面与槽道表面的紧密接触由于公差和加工精度影响，不能利用机械挤压法总是紧密接触，影响了热管导热块直接与电子发热组件接触传热时散热效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种热管传热无焊接连接方法，通过该方法能够使热管和导热块紧密接触，从而提高其散热效果。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种热管传热无焊接连接方法，该方法的步骤中包括蒸发端无焊接连接处理，所述蒸发端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(1)准备导热块和至少一热管，并在导热块的被加压面上设置至少一个与相应的热管(1)对应的开口槽；

(2)将所述热管的蒸发端端部穿入开口槽，并且穿入后，所述热管具有凸出开口槽外的凸出部分；

(3)加压一压块使压块作用于导热块的被加压面，并且使所述凸出部分向开口槽内压入并压平；

(4)加热热管使热管的蒸发端端部受热膨胀，从而使热管的端部与开口槽壁面紧密接触和使热管的被压平部分的面和导热块的被加压面形成接触发热组件的至少一个接触面。

进一步，在所述的步骤(4)中，通过一加热装置加热热管，并且通电加热装置使热管的温度升温至热管产生膨胀的温度，并检测热管上被压平部分的应力，当应力小于屈服极限时，则继续对热管加热，直至应力超过屈服极限后停止对热管升温。

进一步，在所述的步骤(4)中，通过一测温传感器采集热管的温度数值。

进一步，在所述的步骤(4)中，通过一应力传感器采集热管上被压平部分的应力数值。

进一步为了能够使热管和散热元件紧密接触，从而提高其散热效果，热管传热无焊接连接方法还包括冷凝端无焊接连接处理，所述冷凝端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(a)准备具有热管插孔的散热元件，将热管的冷凝端端部插入散热元件的热管插孔；所述散热元件可以是散热鳍片组。

(b)加热热管使热管的冷凝端端部受热膨胀，从而使热管的冷凝端端部与散热元件上形成热管插孔的壁面紧密接触。

进一步，在所述的步骤(b)中，在加热热管之前通过一端部约束组件贴合在散热元件的侧面，从而使热管在加热时，热管的冷凝端端头不向热管插孔的延伸方向产生膨胀。

进一步，热管传热无焊接连接方法的步骤在蒸发端无焊接连接处理和冷凝端无焊接连接处理后还包括以下步骤：将热管不需要受热膨胀的中部采用紧固约束组件约束，从而使热管在加热时，热管的中部不产生膨胀。

进一步提供了一种紧固约束组件的具体结构，所述紧固约束组件包括上合模和下合模，所述热管的中部夹持在上合模和下合模之间。

进一步为了能够有效防止热管的中部受热膨胀，所述紧固约束组件由陶瓷材料制成。

进一步为了能够使热管有效塑性变形，所述导热块和/或散热元件由弹性模量比热管小以及屈服极限比热管大的材料制成。

进一步，所述导热块和/或散热元件由铝合金材料制成。

采用了上述技术方案后，本发明在蒸发端采用开口槽比热管最大径稍小的热管平面直接接触电子散热组件的方法，但嵌入方法是采用热管的膨胀变形，增加与导热块金属的可靠接触，同样在冷凝端为了加强与散热元件的接触，其嵌入方法也是采用过渡配合穿入散热元件，再将露在外部的端部和连接热管加以约束，使其不能产生膨胀，只有配合部位产生热管膨胀变形，使得散热元件和变形热管紧密接触，这样就能够使热管和传热元件紧密接触，从而提高其散热效果。

附图说明

图1为本发明的热管传热无焊接连接方法过程的立体图；

图2为本发明的热管传热无焊接连接方法过程的结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～4所示，一种热管传热无焊接连接方法，该方法的步骤中包括蒸发端无焊接连接处理，所述蒸发端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(1)准备导热块1和至少一热管2，并在导热块1的被加压面上设置至少一个与相应的热管2对应的开口槽11；

(2)将所述热管2的蒸发端端部穿入开口槽11，并且穿入后，所述热管2具有凸出开口槽11外的凸出部分；

(3)加压一压块3使压块3作用于导热块1的被加压面，并且使所述凸出部分向开口槽11内压入并压平；压块2上可设置压力传力柱31，通过压力传力柱31加压压力；

(4)加热热管2使热管2的蒸发端端部受热膨胀，从而使热管2的端部与开口槽11壁面紧密接触和使热管2的被压平部分的面和导热块1的被加压面形成接触发热组件的至少一个接触面。

如图1所示，在所述的步骤(4)中，通过一加热装置4加热热管2，并且通电加热装置4使热管2的温度升温至热管2产生膨胀的温度，并检测热管2上被压平部分的应力，当应力小于屈服极限时，则继续对热管2加热，直至应力超过屈服极限后停止对热管2升温。

在所述的步骤(4)中，通过一测温传感器采集热管2的温度数值。

在所述的步骤(4)中，通过一应力传感器采集热管2上被压平部分的应力数值。

如图1所示，热管传热无焊接连接方法还包括冷凝端无焊接连接处理，所述冷凝端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(a)准备具有热管插孔的散热元件5，将热管2的冷凝端端部插入散热元件5的热管插孔；散热元件5为散热鳍片组。

(b)加热热管2使热管2的冷凝端端部受热膨胀，从而使热管2的冷凝端端部与散热元件5上形成热管插孔的壁面紧密接触；本冷凝端无焊接处理中对热管2的加热和蒸发端无焊接处理中对热管2的加热可以采用同一加热装置4进行加热，并且步骤(4)和步骤(b)同时进行。

如图1所示，在所述的步骤(b)中，在加热热管2之前通过一端部约束组件6贴合在散热元件5的侧面，从而使热管2在加热时，热管2的冷凝端端头不向热管插孔的延伸方向产生膨胀。

如图1所示，热管传热无焊接连接方法的步骤在蒸发端无焊接连接处理和冷凝端无焊接连接处理后还包括以下步骤：将热管2不需要受热膨胀的中部采用紧固约束组件约束，从而使热管2在加热时，热管2的中部不产生膨胀。

如图1所示，所述紧固约束组件包括上合模7和下合模8，所述热管2的中部夹持在上合模7和下合模8之间；为了能够有效防止热管的中部受热膨胀，所述紧固约束组件由陶瓷材料制成。

所述导热块1和散热元件5由弹性模量比热管2小以及屈服极限比热管2大的材料制成。

所述导热块1和散热元件5由铝合金材料制成。

在本实施例中，导热块1与同一接触平面上的热管2一起用于将电子发热组件上的热量带出，并通过热管2传到冷凝端；压块3一方面可安装加热装置4及设置在加热装置4上的各个检测传感器，另一方面起到压平变形热管2的作用，使用于接触传热的热端热管2与接触传热的导热块1平面处在同一接触面；紧固约束组件采用上下合模约束形式，使不需要膨胀的热管2段不产生膨胀(只有与导热块1接触的部分热管2和与散热鳍片组接触的部分热管需要膨胀)；

另外，蒸发端的导热块1和冷凝端的散热元件5可以采用弹性模量比热管2小(即导热块比热管2柔性好)、屈服极限比热管2大的铝合金材料制备，这样使得在应变相同的情况下热管2更易产生塑性变形，在散热装置装配过程中，导热块1开口槽上的开口槽宽度比孔直径稍小，与热管2管径的配合间隙为松过渡配合，将热管2的一端通过穿入方式放置于导热块1中，在导热块1的开口槽11上方放置一压块3。

本热管可以为单热管、双热管或多热管的方式。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管传热无焊接连接方法，其特征在于该方法的步骤中包括蒸发端无焊接连接处理，所述蒸发端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(1)准备导热块(1)和至少一热管(2)，并在导热块(1)的被加压面上设置至少一个与相应的热管(2)对应的开口槽(11)；

(2)将所述热管(2)的蒸发端端部穿入开口槽(11)，并且穿入后，所述热管(2)具有凸出开口槽(11)外的凸出部分；

(3)加压一压块(3)使压块(3)作用于导热块(1)的被加压面，并且使所述凸出部分向开口槽(11)内压入并压平；

(4)加热热管(2)使热管(2)的蒸发端端部受热膨胀，从而使热管(2)的端部与开口槽(11)壁面紧密接触和使热管(2)的被压平部分的面和导热块(1)的被加压面形成接触发热组件的至少一个接触面。

2.根据权利要求1所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，通过一加热装置(4)加热热管(2)，并且通电加热装置(4)使热管(2)的温度升温至热管(2)产生膨胀的温度，并检测热管(2)上被压平部分的应力，当应力小于屈服极限时，则继续对热管(2)加热，直至应力超过屈服极限后停止对热管(2)升温。

3.根据权利要求2所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，通过一测温传感器采集热管(2)的温度数值。

4.根据权利要求2所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：在所述的步骤(4)中，通过一应力传感器采集热管(2)上被压平部分的应力数值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：还包括冷凝端无焊接连接处理，所述冷凝端无焊接处理的方法中含有以下步骤：

(a)准备具有热管插孔的散热元件(5)，将热管(2)的冷凝端端部插入散热元件(5)的热管插孔；

(b)加热热管(2)使热管(2)的冷凝端端部受热膨胀，从而使热管(2)的冷凝端端部与散热元件(5)上形成热管插孔的壁面紧密接触。

6.根据权利要求5所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：在所述的步骤(b)中，在加热热管(2)之前通过一端部约束组件(6)贴合在散热元件(5)的侧面，从而使热管(2)在加热时，热管(2)的冷凝端端头不向热管插孔的延伸方向产生膨胀。

7.根据权利要求5所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于该方法的步骤在蒸发端无焊接连接处理和冷凝端无焊接连接处理后还包括以下步骤：将热管(2)不需要受热膨胀的中部采用紧固约束组件约束，从而使热管(2)在加热时，热管(2)的中部不产生膨胀。

8.根据权利要求7所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：所述紧固约束组件包括上合模(7)和下合模(8)，所述热管(2)的中部夹持在上合模(7)和下合模(8)之间。

9.根据权利要求5所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：所述导热块(1)和/或散热元件(5)由弹性模量比热管(2)小以及屈服极限比热管(2)大的材料制成。

10.根据权利要求9所述的热管传热无焊接连接方法，其特征在于：所述导热块(1)和/或散热元件(5)由铝合金材料制成。