CN108788430A - 采用高频感应焊焊接均热板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均热板的焊接方法，所述均热板包括底板、上盖、除气小管、位于底板与上盖之间的毛细结构和支撑柱，该焊接方法包括如下步骤：S1：于底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；S2：盖合底板和上盖，采用铆接或激光焊接初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；S3：将经步骤S2处理的均热板放入高频感应焊装置的治具中，施加20‑1000kg的压力压合；S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，使得治具于30s‑60s升温至780‑850℃，保温30‑60s后，快速降温冷却，使得底板和上盖间形成密封即可。本发明的均热板的焊接方法，能在保障焊接质量及稳定性的前提下，大幅提升焊接效率，加工成本也可大大降低。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，具体涉及一种采用高频感应焊焊接均热板的方法。
背景技术
随着微电子技术的迅速发展，电子器件特征尺寸不断减小，芯片的集成度，封装密度以及工作频率不断提高，这些都使芯片的热流密度迅速升高。热管具有极高的热导率且无需额外能源，是一种绿色环保的散热技术，目前在电子产品中取得了广泛的应用。
均热板(Vapor Chamber)相比一般热管具有更突出的优点，其形状非常有利于对集中热源进行散热。均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。当热由热源传导至蒸发区时，腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后开始产生冷却液的气化现象，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的冷却介质迅速充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热，凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此运作将在腔体内周而复始进行。均热板通常用于需小体积或需快速散高热的电子产品，目前主要使用于服务器、高档图形卡等产品，是热导管散热方式的有力竞争者。
目前，均热板的生产成本一直居高不下，且市场竞争较为激烈。现有技术中，主要采用传统的钎焊工艺来焊接均热板中三大主要要素之一的“密闭腔体”，主要制作方法为采用电阻丝及管状加热器的加热方式来使焊料熔化，从而达到填充接头间隙。但是，采用传统钎焊工艺具有诸多缺点，如：
1.传统钎焊效率低，加工成本高，前期设备投入较大，维护、治具、水电费用高；
2.传统钎焊无法提供实时的可控压力，只能通过配重块来实现对产品的施压，而压力也是产品良率的一个关键参数；
3.配重块在整个生产过程中会吸收大量的热，从而造成能源上的浪费，配重块也会高温氧化，从而寿命不长，成本浪费非常高；
4.传统钎焊生产时需要提前至少4h预热，预热过程既浪费时间又浪费能源；
5.由于钎焊产品在炉内时间长，所以对金属晶格影响大，目前钎焊VC，铜硬度会由原来的HV120降低到HV 50，导致产品强度不够。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种均热板的焊接方法，与现有的钎焊工艺相比，本发明采用高频感应焊，能在保障焊接质量及稳定性的前提下，大幅提升焊接效率，加工成本也可大大降低。
为了解决上述技术问题，本发明提供了均热板的焊接方法，所述均热板包括底板、上盖、除气小管、位于底板与上盖之间的毛细结构和支撑柱，该焊接方法包括如下步骤：
S1：于底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；
S2：盖合底板和上盖，采用铆接或激光焊接初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；
S3：将经步骤S2处理的均热板放入高频感应焊装置的治具中，施加20-1000kg的压力压合；
S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，使得治具于30s-60s升温至780-850℃，保温30-60s后，快速降温冷却，使得底板和上盖间形成密封即可。
本发明中，均热板焊接的加热方式为磁场感应加热，对线圈通电加热，并以治具为加热基材，给被焊接工件传导热量，防止感应焊边角效应导致工件受热不均。本发明的焊接方法适用于不同厚度及不同形状的均热板。
本发明中，工件采用高温快速降温方式，以达淬火之目的，从而提高产品之强度。
本发明中，高频感应焊装置可对治具施加一定的压力，且压力可控，从而解决了传统钎焊无法提供可控压力的缺点。
根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，所述治具为石墨治具，石墨具有耐高温、热传导性好的优点，因此是制作用于高频感应焊装置加热治具的良好材料。
根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，将多个经步骤S2处理的均热板以叠加的方式放入高频感应焊装置的治具中，且相邻两个均热板之间通过薄治具隔开。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，所述电流为1-200A。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，感应加热线圈可为一匝或多匝。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，治具采用梯度升温制度，即治具首先于20s内升至400℃，保温20s后，再于20s内升至800℃，再保温30s。
根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，采用水冷的方式对均热板进行快速冷却。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的焊接方法，在保障其余性能及可靠度的前提下，可提升焊接效率约50％(整个升降温焊接过程只需2～3min即可完成)，且可实现自动化机械构件代替人工操作并同时多站运行，从而保障焊接质量及稳定性，加工成本也可大大降低(电，气部分可节约约60％左右)。
2、本发明的焊接方法，焊接后的均热板采用快速冷却，能达淬火的目的，从而提高产品的硬度。
附图说明
图1是本发明中均热板的爆炸示意图；
图2是均热板组装后(未盖合上盖)的俯视图；
图3是均热板焊接时的工艺图；
图4是实施例1和3中石墨模具的梯度升温制度图；
图5是实施例2中石墨模具的梯度升温制度图；
其中：1、均热板；11、底板；12、上盖；13、毛细结构；14、支撑柱；15、除气小管；2、高频感应焊装置；3、感应加热线圈；4、石墨治具。
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说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
请参见图1，为本发明中均热板1一实施例的爆炸示意图，该均热板1包括底板11、上盖12、除气小管15、位于底板11与上盖12之间的毛细结构13和支撑柱14。
请参见图2，其中斜线填充部位为点涂焊料的区域。
实施例1
一种均热板的焊接方法，包括如下的步骤：
S1：在底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；
S2：盖合底板和上盖，采用铆接的方式初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；
S3：将经步骤S2处理的均热板放入高频感应焊装置的石墨治具中，施加100kg的压力压合；
S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，电流为150A，使得石墨治具按照附图4的梯度升温制度进行升温；当温度到达800℃时，保温30s；接着感应线圈断电，高频感应焊装置中的水冷却系统对石墨治具进行快速冷却，冷却后底板和上盖之间完成密封，即可。
实施例2
一种均热板的焊接方法，包括如下的步骤：
S1：在底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；
S2：盖合底板和上盖，采用铆接的方式初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；
S3：将经步骤S2处理的均热板放入高频感应焊装置的石墨治具中，施加200kg的压力压合；
S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，电流为100A，使得石墨治具按照附图5的升温制度进行升温；当温度到达800℃时，保温40s；接着感应线圈断电，高频感应焊装置中的水冷却系统对石墨治具进行快速冷却，冷却后底板和上盖之间完成密封，即可。
实施例3
一种均热板的焊接方法，包括如下的步骤：
S1：在底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；
S2：盖合底板和上盖，采用铆接的方式初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；
S3：将多个经步骤S2处理的均热板以叠加方式放入高频感应焊装置的石墨治具中，相邻两个均热板之间通过薄石墨治具隔开，然后施加250kg的压力压合；
S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，电流为200A，使得石墨治具按照附图4的梯度升温制度进行升温；当温度到达800℃时，保温30s；接着感应线圈断电，高频感应焊装置中的水冷却系统对石墨治具进行快速冷却，冷却后底板和上盖之间完成密封，即可。
本实施例中均热板的焊接方法，整个升降温焊接过程只需2～3min即可完成，且能提高产品的硬度，进料前硬度约HV 50，焊接完毕后硬度可提高到约HV 80。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.均热板的焊接方法，所述均热板包括底板、上盖、除气小管、位于底板与上盖之间的毛细结构和支撑柱，其特征在于，该焊接方法包括如下步骤：
S1：于底板和上盖的待焊接区域点涂焊料，并摆放好支撑柱和毛细结构；
S2：盖合底板和上盖，采用铆接或激光焊接初步固定底板和上盖，再沿底板和上盖接合处点涂焊料并放入除气小管；
S3：将经步骤S2处理的均热板放入高频感应焊装置的治具中，施加20-1000kg的压力压合；
S4：对高频感应焊装置的感应加热线圈通电，使得治具于30s-60s升温至780-850℃，保温30-60s后，快速降温冷却，使得底板和上盖间形成密封即可。
2.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S3中，所述治具为石墨治具。
3.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S3中，将多个经步骤S2处理的均热板以叠加的方式放入高频感应焊装置的治具中，且相邻两个均热板之间通过薄治具隔开。
4.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S4中，所述电流为1-200A。
5.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S4中，感应加热线圈可为一匝或多匝。
6.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S4中，治具采用梯度升温制度，即治具首先于20s内升至400℃，保温20s后，再于20s内升至800℃，再保温30s。
7.如权利要求1所述的均热板的焊接方法，其特征在于，步骤S4中，采用水冷的方式对均热板进行快速冷却。
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