CN110756979A

CN110756979A - 液冷散热冷板的夹紧工装及方法

Info

Publication number: CN110756979A
Application number: CN201911053698.2A
Authority: CN
Inventors: 杨鑫鑫; 赵超; 皋利利; 王莹; 彭思平; 陈路; 侯凯
Original assignee: Shanghai Radio Equipment Research Institute
Current assignee: Shanghai Radio Equipment Research Institute
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN110756979B

Abstract

本发明提供一种夹紧液冷散热冷板的工装，包含：工装盖板、工装底板、若干个连接装置、若干个垫块和若干个相同的高温弹簧；所述工装底板水平放置；液冷散热冷板放置在所述工装底板上；所述垫块均匀的放置在液冷散热冷板上；工装盖板设置在垫块上方，高温弹簧弹性连接设置在工装盖板和垫块之间；连接装置固定连接工装盖板和工装底板，用于调整工装盖板与工装底板的间距，通过高温弹簧、垫块向液冷散热冷板施加压紧力，实现夹紧液冷散热冷板。本发明还提供一种焊接液冷散热冷板的方法，通过本发明的工装实现的，并采用铝基双面镀铜板作为液冷散热冷板的中间扩散层进行扩散焊连接。本发明的方法操作简单，生产效率高，焊后液冷散热冷板的成品率高。

Description

液冷散热冷板的夹紧工装及方法

技术领域

本发明涉及扩散焊接技术领域，具体涉及一种夹紧液冷散热冷板的工装及方法。

背景技术

随着有源相控阵技术的高速发展，高热量的电子元器件的大规模使用使得系统内的热流密度越来越大，原有的风冷、热管等散热方式已无法满足散热要求，需要使用液体直接冷却的方式高效地散热，以维持系统的稳定运行。

目前通常使用液冷散热冷板进行液冷散热，其包含冷板流道板和冷板底板。如图1所示，冷板流道板两端分别设有若干个进水口11、出水口13。为了保证高效的散热能力，进水口11和出水口13之间设计有密布的窄通道结构，该窄通道行成流道15，并通过各种隔离筋14进行隔断。为了提高散热效率需要增加流道截面积，而增加流道截面积又压缩了冷板焊接的筋宽尺寸，使得隔离筋14筋宽仅为1mm左右。相控阵液冷散热冷板为了保证具备良好的均温性能，液冷流道要深入阵面内部。流道15宽度为2mm，焊缝最小宽度只有1mm左右。冷板内部流道5总长度达近10m，焊接难度大，有一处发生泄露，冷板即报废。

目前国内针对一些简单结构的散热冷板采用氮气保护焊或真空钎焊的方式焊接，生产效率高，操作简单。但添加的钎料易于在高温下流动，对于窄通道的散热冷板造成堵塞，造成散热冷板功能失效。

专利CN208005081“铝合金散热冷板扩散焊夹具”公开了一种铝合金散热冷板扩散焊夹具，实现了散热冷板焊接的要求，并解决常规加压扩散焊焊后流道处产生错位、偏斜、接触界面结合较弱等问题。该夹具可将焊件压紧使待焊面紧密接触，实现焊接构件接触面的高质量冶金结合。但该种夹具均采用螺栓螺母等刚性零件进行夹紧，在高温情况下散热冷板易产生变形，且四角装夹方式不利于焊接大尺寸散热冷板。

专利CN104690384A“一种板翅式铝合金散热器的真空钎焊工艺流程”公开了一种板翅式铝合金散热器真空钎焊的工艺流程，对板翅式铝合金散热器的制造工艺流程进行了权利要求。但是该流程描述的板翅式铝合金散热器对焊接精度要求不高，且为钎焊方法，不适用于窄流道的液冷散热冷板制造。

专利CN105268918A“抗腐蚀液冷散热冷板的制备方法”公开了一种抗腐蚀液冷散热冷板的制备方法，此种制备方法适用于大尺寸流道的液冷散热冷板，采用的是熔模铸造钛合金管道，再装配成型，不适用于窄流道的液冷散热冷板制造。

贵州大学硕士论文“钎焊薄型铝合金板翅式散热器热处理工艺研究”中提到了铝合金板翅式散热器的钎焊方法及涉及的焊接工装，结构较为简单。

制导与引信期刊“高效散热窄通道铝合金冷板扩散焊接及成型技术研究”中提到了窄通道散热冷板的制造方法，并对不同的焊接方式进行对比，但未对具体的工装形式等详细展开论述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种夹紧液冷散热冷板的工装及使用该工装焊接液冷散热冷板的方法。本发明通过采用铝基双面度铜板作为液冷散热冷板的中间扩散层，并通过本发明的工装夹紧冷板流道板、铝基双面镀铜板、冷板底板，实现铝基双面镀铜板与冷板流道板、冷板地板之间的扩散连接。

为了达到上述目的，本发明提供一种夹紧液冷散热冷板的工装，包含：

工装盖板、工装底板、若干个连接装置、若干个垫块和若干个相同的高温弹簧；

所述工装底板水平放置；液冷散热冷板放置在所述工装底板上；

所述垫块均匀的放置在液冷散热冷板上；垫块顶面平行于水平面，垫块的厚度匹配放置位置处冷板流道板的厚度；使得垫块放置在液冷散热冷板上时，垫块顶面位于同一水平面；所述工装盖板设置在垫块上方，所述高温弹簧弹性连接设置在工装盖板和垫块之间；所述连接装置固定连接工装盖板和工装底板，用于调整工装盖板与工装底板的间距，通过高温弹簧、垫块向液冷散热冷板施加压紧力，实现夹紧液冷散热冷板。

所述高温弹簧均匀的分布在垫块上，高温弹簧的耐热温度大于600度。

所述垫块、工装底板、工装盖板均为不锈钢材质。

一种焊接液冷散热冷板的方法，采用本发明所述的夹紧液冷散热冷板的工装实现的，液冷散热冷板包含铝合金材质的冷板流道板、冷板底板，包含步骤；

S1、机加工冷板流道板及基板，保证冷板流道板及铝基板表面无划痕；

S2、将铝基板双面镀铜，形成铝基双面镀铜板；

S3、从下至上，在工装底板上依序放置冷板底板、铝基双面镀铜板、冷板流道板；并在冷板流道板顶面放置云母片；

S4、将若干个垫块放置在所述云母片上；垫块的厚度匹配放置位置液冷散热板的厚度，使不同垫块顶面位于同一水平面；在垫块上均匀摆放高温弹簧；

S5、在工装盖板的底部刷氧化镁粉，将工装盖板放置在高温弹簧上；通过连接装置固定连接工装盖板、工装底板、调节工装盖板与工装底板的间距，实现通过高温弹簧、垫块向冷板流道板均匀施压；

S6、将一体化固定连接的所述工装、冷板流道板、铝基双面镀铜板、冷板底板放进真空加热炉中进行扩散焊，实现冷板流道板、铝基双面镀铜板、冷板底板之间的扩散连接，成为液冷散热冷板。

所述焊接液冷散热冷板的方法，还包含步骤：

S7、完成扩散焊后使液冷散热冷板随炉冷却；

S8、精加工液冷散热冷板，并对液冷散热冷板进行打压测试验收。

步骤S5中，通过高温弹簧、垫块向冷板流道板施加的压力为1MPa～2MPa。

步骤S6中扩散焊的真空度高于3×10^-3Pa，加热温度540℃～560℃，保温2小时～3小时。

所述铝基板与所述冷板流道板、冷板底板材质相同；铝基板厚度为0.8mm～1mm，通过电镀的方式双面镀铜，镀层厚度0.03～0.07mm。

与现有技术相比，本发明由于采用铝基双面镀铜板作为中间扩散层，使得焊接液冷散热冷板工艺操作简单，生产效率高，焊后液冷散热冷板焊接变形小，内部流道不易堵塞，成品率高。并且通过本发明的工装可以向冷板流道板施加均匀的压紧力，在高温情况下冷板流道板不易产生变形，且可用于夹紧大尺寸的冷板流道板。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为冷板流道板结构示意图；

图2为本发明的铝基双面镀铜板示意图；

图3为通过本发明的夹紧液冷散热冷板夹紧液冷散热冷板示意图；

图4为本发明的焊接液冷散热冷板的方法流程图；

图中：11、进水口；13、出水口；14、隔离筋；15、流道；

2、铝基双面镀铜板；21、镀铜层；22、铝基板；

31、螺钉；32、工装盖板；33、高温弹簧；34、垫块；35、冷板流道板；37、冷板底板；38、工装底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种夹紧液冷散热冷板的工装，如图3所示，包含：工装盖板32、工装底板38、若干个连接装置、若干个垫块34和若干个相同的高温弹簧33；

所述工装底板38水平放置；液冷散热冷板放置在所述工装底板38上；

所述垫块34均匀的放置在液冷散热冷板上；垫块顶面平行于水平面，垫块34的厚度匹配放置位置处冷板流道板35的厚度；使得垫块34放置在液冷散热冷板上时，垫块顶面位于同一水平面；所述工装盖板32设置在垫块34上方，所述高温弹簧33均匀的分布在垫块34上，弹性连接设置在工装盖板32和垫块34之间，其耐热温度大于600度。所述连接装置固定连接工装盖板32和工装底板38，用于调整工装盖板32与工装底板38的间距，通过高温弹簧33、垫块34向液冷散热冷板施加压紧力，实现夹紧液冷散热冷板。

所述垫块34、工装底板38、工装盖板32均为不锈钢材质。

一种焊接液冷散热冷板的方法，采用本发明所述的夹紧液冷散热冷板的工装实现的，液冷散热冷板包含铝合金材质的冷板流道板35、冷板底板37，如图4所示，包含步骤；

S1、机加工冷板流道板35及基板，保证冷板流道板35及铝基板22表面无划痕；

S2、将铝基板22通过电镀的方式双面镀铜，形成铝基双面镀铜板2。所述铝基板22与所述冷板流道板35、冷板底板37材质相同。在本发明的实施例中，铝基板22采用6061或6063铝合金。如图2所示，铝基板两面的镀铜层21厚度0.03～0.07mm，铝基板22厚度为0.8mm～1mm。

S3、从下至上，在工装底板38上依序放置冷板底板37、铝基双面镀铜板2、冷板流道板35；并在冷板流道板35顶面放置云母片；

S4、将若干个垫块34放置在所述云母片上；通过云母片防止垫块34与冷板流道板35粘连。垫块34的厚度匹配放置位置液冷散热板的厚度，使不同垫块顶面位于同一水平面；在垫块34上均匀摆放高温弹簧33；

S5、在工装盖板32的底部刷氧化镁粉，将工装盖板32放置在高温弹簧33上；通锅在工装盖板底部刷氧化镁粉，防止工装盖板32与高温弹簧33粘连；通过连接装置固定连接工装盖板32、工装底板38、调节工装盖板32与工装底板38的间距，实现通过高温弹簧33、垫块34向冷板流道板35均匀施压。在本发明的实施例中，所述连接装置为螺钉31。通过高温弹簧33、垫块34向冷板流道板35施加的压力为1MPa～2MPa。

S6、将一体化固定连接的所述工装、冷板流道板35、铝基双面镀铜板2、冷板底板37放进真空加热炉中进行扩散焊，实现冷板流道板35、铝基双面镀铜板2、冷板底板37之间的扩散连接，成为液冷散热冷板。扩散焊的真空度高于3×10^-3Pa，加热温度540℃～560℃，保温2小时～3小时。

S7、完成扩散焊后使液冷散热冷板随炉冷却；

与现有技术相比，本发明由于采用铝基双面镀铜板2作为中间扩散层，由于双面镀铜板具有一定厚度，不易产生变形，可以精准控制中间层的添加量。而铜与铝的结合界面在高温情况下会形成一层铜铝共晶化合物的薄膜，该共晶化合物熔点在540℃附近，低于铝合金熔点，故可以通过所述双面镀铜板实现与铝合金材质的扩散焊连接，使得焊接液冷散热冷板工艺操作简单，生产效率高，焊后液冷散热冷板焊接变形小，内部流道不易堵塞，成品率高。并且通过本发明的工装可以向冷板流道板35施加均匀的压紧力，在高温情况下冷板流道板35不易产生变形，且可用于夹紧大尺寸的冷板流道板35。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种夹紧液冷散热冷板的工装，其特征在于，包含：

2.如权利要求1所述的夹紧液冷散热冷板的工装，其特征在于，所述高温弹簧均匀的分布在垫块上，高温弹簧的耐热温度大于600度。

3.如权利要求1所述的夹紧液冷散热冷板的工装，其特征在于，所述垫块、工装底板、工装盖板均为不锈钢材质。

4.一种焊接液冷散热冷板的方法，采用如权利要求1至3任意所述的夹紧液冷散热冷板的工装实现的，液冷散热冷板包含铝合金材质的冷板流道板、冷板底板，其特征在于，包含步骤；

S2、将铝基板双面镀铜，形成铝基双面镀铜板；

5.如权利要求4所述的焊接液冷散热冷板的方法，其特征在于，还包含步骤：

S7、完成扩散焊后使液冷散热冷板随炉冷却；

6.如权利要求4所述的焊接液冷散热冷板的方法，其特征在于，步骤S5中，通过高温弹簧、垫块向冷板流道板施加的压力为1MPa～2MPa。

7.如权利要求4所述的焊接液冷散热冷板的方法，其特征在于，步骤S6中扩散焊的真空度高于3×10^-3Pa，加热温度540℃～560℃，保温2小时～3小时。

8.如权利要求4所述的焊接液冷散热冷板的方法，其特征在于，铝基板与所述冷板流道板、冷板底板材质相同；铝基板厚度为0.8mm～1mm，通过电镀的方式双面镀铜，镀层厚度0.03～0.07mm。