CN109640581A - 一种内置热管的风冷冷板及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置热管的风冷冷板及其加工方法，风冷冷板内部嵌入热管单元，由此得到内置热管的冷板结构，在冷板两个大表面的两端设置翅片以增大换热面积，最终通过翅片把电子电器的生热传出。该内置热管的风冷冷板的加工方法，包括以下步骤：1、制备毛坯；2、在基板毛坯上加工出热管槽和盖板槽；3、利用导热胶将热管固定在热管槽中；4、利用橡皮锤将盖板毛坯打入盖板槽；5、盖板毛坯与盖板槽之间的缝隙利用摩擦搅拌焊的方法焊接成一个整体；6、加工出冷板外形。该风冷冷板较普通冷板在换热的能力和均温性上有大幅提升，在加工上采用摩擦搅拌焊方法获得的焊接接头避免了孔洞的产生，接头性能更优，并且有很好的加工性。

Description

一种内置热管的风冷冷板及其加工方法
技术领域
本发明属于电子电器散热器领域，尤其涉及一种内置热管的风冷冷板及其加工方法。
背景技术
风冷冷板是电子电器设备散热器件中的一类常用装置，一般由导热系数较高的金属材料例如铝合金或铜合金加工而成，为了增强散热效果通常会在冷板外形上加工出槽道或者加装翅片来增加散热面积。目前，随着高新技术的飞速发展，电子元器件发热功率密度却越来越大，而尺寸却越来越小，这使得对它们的散热冷却需求越来越难以实现。
对于传统的风冷冷板在小尺寸的设计要求上，只能通过减少翅片厚度，增加翅片数量，通过增大散热面积来实现换热效率的增强。通常有两种方法来实现，方法一是在一块整体材料上一体加工冷板主体与翅片，方法二是先加工冷板主体，然后焊接翅片。对于一体加工出翅片的冷板，传热性能好，但是工时较长，精度要求较高，加工难度大；对于焊接翅片的冷板，加工方便，但是冷板主体与翅片的接触较差，导热性能较低。
发明内容
发明目的：本发明公开一种内置热管的风冷冷板，能有效增强导热性能并提供大功率均温散热。
本发明还提供了以上风冷冷板的加工方法。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种内置热管的风冷冷板，其特征在于，包括基板、盖板、热管元件和翅片，其中基板的包括上表面、与上表面相背的下表面、两个端面及两个侧面，所述上表面向内凹设有盖板槽，盖板槽的底部进一步向内凹设热管槽，所述热管槽的长度小于盖板槽的长度，热管槽的宽度小于盖板槽的宽度；所述热管元件安装于该热管槽中，盖板安装于盖板槽中并覆盖热管元件；所述翅片分别设置在热管元件延伸方向的两侧并连接在基板的侧面或端面上。
进一步的，当所述热管元件的延伸方向为向基板两侧延伸时，所述翅片设置于基板的两侧；当所述热管元件的延伸方向为向基板两端延伸时，所述翅片设置于基板的两端。
进一步的，所述基板的上表面或下表面为散热器件安装面。
进一步的，所述翅片装配在基板的侧面或者端面；所述翅片是与基板一体加工出的。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有的铝合金风冷冷板技术相比，具有以下显著的有益效果，由于本发明在冷板中内置热管，可将局部的高热流密度的热源生热快速均匀地传导到两端的翅片部位，提高了冷板的传热性能。
以上的风冷冷板的加工方法可采用以下技术方案：包括以下步骤。
步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯、盖板毛坯。
步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽、热管槽；
步骤3，将热管用导热胶固定热管槽中；
步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯；打入盖板槽；
步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法将盖板毛坯与盖板槽的缝隙焊接成一个整体；
步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。
进一步的，所述步骤1中基板毛坯的尺寸，长度方向单边留余量20mm，宽度方向单边留余量10mm，厚度方向单边留余3mm。
进一步的，所述步骤3中热管槽的长度、宽度、深度尺寸分别比热管的长度、宽度、高度尺寸大0.1mm。
进一步的，所述步骤2中盖板槽的长、宽尺寸至少比热管槽长、宽尺寸各大5mm；且盖板槽与盖板毛坯的间隙配合为过渡配合，盖板毛坯厚度与盖板槽深度相等。
进一步的，所述步骤5中摩擦搅拌焊的正压力是15～25kN，且焊接过程中焊核温度保持在所用铝合金材料熔点温度的75％～85％之间。
进一步的，所述冷板连接的翅片选择直接与冷板一体机加工或外部散热翅片与冷板进行装配的方式。
以上对本发明风冷冷板的加工方法的有益效果为，采用摩擦搅拌焊的方法进行热管封装，成品率高，焊接接头性能优良，且有很好的加工性。
附图说明
图1是内置热管的风冷冷板的结构示意图。
图2是内置热管的风冷冷板的加工方法示意图。
其中，100.风冷冷板的风冷翅片，200.风冷冷板的安装螺钉孔，300.风冷冷板为需要散热冷却的电子电器提供的大安装表面，1.基板毛坯，2.热管元件，3.盖板毛坯，12.盖板槽，13.热管槽。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明公开一种内置热管的风冷冷板，包括基板1、盖板3、热管元件2和翅片100，其中基板的包括上表面、与上表面相背的下表面、两个端面及两个侧面，所述上表面向内凹设有盖板槽12，盖板槽12的底部进一步向内凹设热管槽13，所述热管槽13的长度小于盖板槽12的长度，热管槽13的宽度小于盖板槽12的宽度；所述热管元件安装于该热管槽13中，盖板3安装于盖板槽12中并覆盖热管元件；所述翅片100分别设置在热管元件延伸方向的两侧并连接在基板的侧面或端面上。热管2可将局部的高热流密度的热源生热快速均匀地传导到两端的翅片100部位，提高了冷板的传热性能。当所述热管元件的延伸方向为向基板两侧延伸时，所述翅片100设置于基板的两侧；当所述热管元件的延伸方向为向基板两端延伸时，所述翅片100设置于基板的两端，即应当使热管元件2的两端靠近翅片100以使热管元件2能够将热量有效的传导给翅片100进行散热。所述基板的上表面或下表面为散热器件安装面。所述翅片装配在基板的侧面或者端面；所述翅片是与基板一体加工出的。
请结合图2，该风冷冷板的加工方法的实施例为。
包括以下步骤。
步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯、盖板毛坯。
制备铝合金基板(1)毛坯：240mm×100mm×26mm，
加工盖板槽(12)四角倒圆角R4；
加工热管槽(13)四角倒圆角R2。
盖板毛坯尺寸为四角倒圆角R4。
步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽(12)、热管槽(13)；盖板槽(12)的长、宽尺寸至少比热管槽长、宽尺寸各大5mm；且盖板槽(12)与盖板毛坯(3)的间隙配合为过渡配合，盖板毛坯(3)厚度与盖板槽(12)深度相等。
步骤3，将热管(2)用导热胶固定热管槽(13)中；热管槽(13)的长度、宽度、深度尺寸分别比热管的长度、宽度、高度尺寸大0.1mm；
步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯；打入盖板槽(12)；
步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法将盖板毛坯与盖板槽(12)的缝隙焊接成一个整体；其中选用搅拌头，焊接转速为1200RPM，焊接速度为100mm/min，正压力为15～25kN，且焊接过程中焊核温度保持在所用铝合金材料熔点温度的75％～85％之间。
步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。所述冷板连接的翅片选择直接与冷板一体机加工或外部散热翅片与冷板进行装配的方式。
本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种内置热管的风冷冷板，其特征在于，包括基板(1)、盖板(3)、热管元件(2)和翅片(100)，其中基板的包括上表面、与上表面相背的下表面、两个端面及两个侧面，所述上表面向内凹设有盖板槽(12)，盖板槽(12)的底部进一步向内凹设热管槽(13)，所述热管槽(13)的长度小于盖板槽(12)的长度，热管槽(13)的宽度小于盖板槽(12)的宽度；所述热管元件安装于该热管槽(13)中，盖板(3)安装于盖板槽(12)中并覆盖热管元件；所述翅片(100)分别设置在热管元件延伸方向的两侧并连接在基板的侧面或端面上。
2.根据权利要求1所述的风冷冷板，其特征在于：当所述热管元件的延伸方向为向基板两侧延伸时，所述翅片(100)设置于基板的两侧；当所述热管元件的延伸方向为向基板两端延伸时，所述翅片(100)设置于基板的两端。
3.根据权利要求2所述的风冷冷板，其特征在于：所述基板的上表面或下表面为散热器件安装面。
4.根据权利要求1或2所述的风冷冷板，其特征在于：所述翅片装配在基板的侧面或者端面；所述翅片是与基板一体加工出的。
5.一种制造如权利要求1所述的风冷冷板的加工方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，按照冷板外形制备基板毛坯、盖板毛坯；
步骤2，在基板毛坯上加工出盖板槽(12)、热管槽(13)；
步骤3，将热管(2)用导热胶固定热管槽(13)中；
步骤4，利用橡皮锤将盖板毛坯；打入盖板槽(12)；
步骤5，使用摩擦搅拌焊的方法将盖板毛坯与盖板槽(12)的缝隙焊接成一个整体；
步骤6，去除多余材料，加工冷板外形。
6.按照权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述步骤1中基板毛坯(1)的尺寸，长度方向单边留余量20mm，宽度方向单边留余量10mm，厚度方向单边留余3mm。
7.按照权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述步骤3中热管槽(13)的长度、宽度、深度尺寸分别比热管的长度、宽度、高度尺寸大0.1mm。
8.按照权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述步骤2中盖板槽(12)的长、宽尺寸至少比热管槽长、宽尺寸各大5mm；且盖板槽(12)与盖板毛坯(3)的间隙配合为过渡配合，盖板毛坯(3)厚度与盖板槽(12)深度相等。
9.按照权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述步骤5中摩擦搅拌焊的正压力是15～25kN，且焊接过程中焊核温度保持在所用铝合金材料熔点温度的75％～85％之间。
10.按照权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述冷板连接的翅片选择直接与冷板一体机加工或外部散热翅片与冷板进行装配的方式。
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