CN108133916B - 一种微通道散热器焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微通道散热器焊接工艺，其包括依次上下设置的盖板、钎料片和基板，位于基板上开有多条并列设置的散热微通道，每条散热微通道与相邻的散热微通道之间形成一个竖直延伸的肋板，所述的肋板的顶面低于基板的上表面，位于肋板上方形成一个凹陷的富余空间，位于富余空间中刚好嵌入一丝网，丝网的上表面与基板的上表面齐平，丝网的边沿与基板的内缘相接，所述的丝网覆盖所有散热微通道，可以有效防止钎料满溢、通道堵塞并且成本较低，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及微散热单元，特别涉及一种微通道散热器的焊接工艺。
背景技术
电子器件向高频化、集成化、高功率及高密度方向发展，使得容积电子器件的发热量和热流密度大幅度地增加，散热空间减小。芯片的发热量不只关系到能耗问题，也关系到芯片的安全高效工作状态。目前传统的散热方式已无法满足电子技术日益发展的要求。为了应对这种挑战，国内外众多的研究者提出了多种用于器件级和系统级的高效散热技术，如热管技术和微通道散热技术等。其中，微通道散热技术因其传热面积大、热扩散距离短的特点具有较高的散热能力和能与现有电子器件基板集成的特性使其成为国内外散热领域研究的热点。
目前微通道散热器常采用真空钎焊技术，该方法具有工件加热均匀、钎缝成型质量好、变形小等优点。然而，现有的真空钎焊技术方法存在以下不足：由盖板、钎料片与基板组成，其组装时依次按照盖板、钎料片与基板的次序紧密贴合，然后进行钎焊。本发明为解决上述焊接结构在钎焊时存在的焊料漫溢严重、微通道极易堵塞及肋板未焊住引起微流体间串扰等问题。
发明内容
针对现有技术中焊料容易漫溢的问题，创新性的提出了一种微通道散热器的焊接工艺，该焊接结构依次由盖板、钎料片、丝网及基板组成。本发明具有可保证大面积焊层内部厚度的均匀性、能有效提高焊层质量等优点，且该方法可实现多焊层结构的一次性焊接，工艺简单，节约成本。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种微通道散热器焊接结构，其包括依次上下设置的盖板、钎料片和基板，位于基板上开有多条并列设置的散热微通道，每条散热微通道与相邻的散热微通道之间形成一个竖直延伸的肋板，所述的肋板的顶面低于基板的上表面，位于肋板上方形成一个凹陷的富余空间，位于富余空间中刚好嵌入一丝网，丝网的上表面与基板的上表面齐平，丝网的边沿与基板的内缘相接，所述的丝网覆盖所有散热微通道。
进一步的，由双侧的散热微通道向中心延伸的区域为散热区域，所述的富余空间位于散热区域上方，且延伸至散热区域两侧，在散热区域的两侧形成一个外凹的凸肩部，所述的丝网的双侧对应的搭接至凸肩部上。
进一步的，位于盖板的下表面与每个微通道正对的开有多条微型微通道，所述的微型微通道的槽深小于等于钎料片的厚度。
进一步的，所述的丝网其形状为菱形、正方形、长方形、三角形、椭圆形、五边形、六边形中的任意一种或者多种形状组合。
进一步的，所述的丝网的材料熔点高于焊料片的熔点，丝网的材料熔点与焊料片的熔点的差值大于等于100℃。
提供了一种微通道散热器焊接工艺，其包括
①机加工，采用高速铣床由待加工件铣削出具有多条散热微通道的机加工件，散热微通道的顶面低于胚料件的上表面，散热微通道的上方形成一个富余空间得到微通道基板，采用高速铣床由待加工件铣削出具有多条微型微通道的机加工件，各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对，得到盖板；
②将丝网嵌入至微通道基板的富余空间中，丝网的上表面与微通道基板的上表面齐平，将钎料片覆盖在微通道基板上方，保持丝网的上表面与钎料片的下表面相接，丝网的下表面与散热微通道的顶面相接，将盖板配装至钎料片上方，保持各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对，完成组装；
③将组装完成后的组件置入焊接设备中进行焊接。
进一步的，所述的微型微通道的槽深小于等于钎料片的厚度。
进一步的，采用高速铣床在散热微通道上方铣削富余空间时，将富余空间铣削至散热微通道两侧，在散热微通道两侧形成一个外凹的凸肩部，所述的丝网的双侧对应的搭接至凸肩部上。
进一步的，在步骤②中，优先将所述的盖板、微通道基板和丝网进行除油、去氧化皮、浸亮步骤。
进一步的，在步骤③中采用真空钎焊炉，预设温度值的范围为360℃-605℃进行钎焊。
本发明与现有技术相比具有以下有益技术效果：
丝网中具有极窄缝隙，当钎料融化后进入丝网后，会在丝网内填充，在缝隙的作用下钎料仅会在丝网内流动，并在丝网的上下表面形成一层极为平整的焊接膜层，钎料表面会具有一定的张力会保持钎料的流向的稳定，不会滴落至丝网圈外，可以有效防止钎料满溢。
通过丝网作为中间部件，其可以高效将盖板和基板连接到一起，并且丝网也占据了一定的空间，可以有效节约钎料用量。
通过在盖板底部设置的微型微通道，通过控制微型微通道的尺寸，利用了毛细原理，在钎料融化时，其顶部的微型微通道会吸取多余的钎料，防止钎料满溢。
附图说明
图1为本发明在实施例1中焊件装配结构示意图。
盖板2、钎料片3、丝网4、基板5、微型微通道6、凸肩部7、肋板8、散热微通道9；
具体实施方式
本发明提供一种微通道散热器焊接结构，它包括以下内容：
1基板的结构设计
如图1所示，本实施例中基板的材料选用铝合金6063，包括依次上下设置的盖板、钎料片和基板，位于基板上开有多条并列设置的散热微通道，由双侧的散热微通道向中心延伸的区域为散热区域，每条散热微通道与相邻的散热微通道之间形成一个竖直延伸的肋板，散热区域的功能为使基板的肋板与丝网牢牢的焊接在一起，且不堵塞基板微通道，达到良好传热的目的。所述的肋板的顶面低于基板的上表面，肋板的顶面低于基板的上表面的高度差与丝网的厚度相同，位于肋板上方形成一个凹陷的富余空间，位于富余空间中刚好嵌入一丝网，凸肩不仅起着支撑丝网的作用，而且可以防止钎焊时焊料熔化流入微通道造成微通道的阻塞，位于散热区域外围的区域为连接固定区域，此区域的作用是使基板与盖板牢牢的焊接在一起，使其密封性达到15个大气压的标准，丝网的上表面与基板的上表面齐平，丝网的边沿与基板的内缘相接，所述的丝网覆盖所有散热微通道。
所述的富余空间位于散热区域上方，且延伸至散热区域两侧，在散热区域的两侧形成一个外凹的凸肩部，所述的丝网的双侧对应的搭接至凸肩部上，位于盖板的下表面与每个微通道正对的开有多条微型微通道，所述的微型微通道的槽深小于等于钎料片的厚度。
所述的丝网其形状为菱形、正方形、长方形、三角形、椭圆形、五边形、六边形中的任意一种或者多种形状组合。
所述的丝网的材料熔点高于焊料片的熔点，丝网的材料熔点与焊料片的熔点的差值大于等于100℃，丝网选用200目的镍合金丝网，且丝网与焊料片的浸润性良好。丝网网格形状为正方形；钎料片的厚度为0.1mm，丝网厚度为0.1mm。
提供了一种微通道散热器焊接工艺：
①设计盖板，采用的盖板结构如图1所示，采用机加工在盖板的下表面加工出微型微通道与肋板结构，本实施例中微型微通道的宽度选为0.5mm，肋板的宽度选为0.2mm。
②设计基板，采用高速铣床由待加工件铣削出具有多条散热微通道的机加工件，散热微通道的顶面低于胚料件的上表面，散热微通道的上方形成一个富余空间得到微通道基板，所述各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对；
③设计基板，钎料片选用AlSiMg钎料。钎料片的外形与盖板、基板的外形轮廓一致。不需因担心堵塞微通道而过分精细的对焊片进行设计、焊片切割等工作，极大地减少了钎焊的工作量。
④将丝网嵌入至微通道基板的富余空间中，丝网的上表面与微通道基板的上表面齐平，将钎料片覆盖在微通道基板上方，保持丝网的上表面与钎料片的下表面相接，丝网的下表面与散热微通道的顶面相接，将盖板配装至钎料片上方，保持各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对，完成组装，丝网将与盖板、底板直接接触。此时，盖板的肋板与基板的肋板位置一致，盖板的微型微通道与基板的微通道位置一致，都是隔着丝网相互对立。
⑤将组装完成后的组件置入焊接设备中进行焊接，在钎焊过程中，钎料熔化后，覆盖在盖板的肋板与丝网的接触面，以及丝网与基板的肋板的接触面，钎料熔化后透过丝网的间隙，使二者的接触面间都充满焊料，保证二者的充分焊接，在基板的散热微通道处，熔化的钎料一方面由于张力的作用灌满丝网的间隙，而多于的钎料也将由于张力的作用将流向盖板的微型微通道内，因而基板微通道区域内将不会存在堵塞微通道的情况发生。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种微通道散热器焊接工艺，其特征在于：
①机加工，采用高速铣床由待加工件铣削出具有多条散热微通道的机加工件，散热微通道的顶面低于胚料件的上表面，散热微通道的上方形成一个富余空间得到微通道基板，采用高速铣床由待加工件铣削出具有多条微型微通道的机加工件，各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对，得到盖板；
②将丝网嵌入至微通道基板的富余空间中，丝网的上表面与微通道基板的上表面齐平，将钎料片覆盖在微通道基板上方，保持丝网的上表面与钎料片的下表面相接，丝网的下表面与散热微通道的顶面相接，将盖板配装至钎料片上方，保持各个微型微通道与散热微通道一一对应的相正对，完成组装；
③将组装完成后的组件置入焊接设备中进行焊接。
2.根据权利要求1所述的一种微通道散热器焊接工艺，其特征在于：所述的微型微通道的槽深小于等于钎料片的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种微通道散热器焊接工艺，其特征在于：采用高速铣床在散热微通道上方铣削富余空间时，将富余空间铣削至散热微通道两侧，在散热微通道两侧形成一个外凹的凸肩部，所述的丝网的双侧对应的搭接至凸肩部上。
4.根据权利要求1所述的一种微通道散热器焊接工艺，其特征在于：在步骤②中，优先将所述的盖板、微通道基板和丝网进行除油、去氧化皮、浸亮步骤。
5.根据权利要求1所述的一种微通道散热器焊接工艺，其特征在于：在步骤③中采用真空钎焊炉，预设温度值的范围为360℃-605℃进行钎焊。
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