CN113894504A

CN113894504A - 超薄均温板及其制作方法

Info

Publication number: CN113894504A
Application number: CN202111219240.7A
Authority: CN
Inventors: 任泽明; 吴攀; 王号; 王龙; 王超; 杨活林; 吕腾
Original assignee: Guangdong Suqun Industrial Co ltd
Current assignee: Guangdong Suqun Industrial Co ltd
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2022-01-07

Abstract

本发明涉及电子元器件导热散热技术领域，公开一种超薄均温板及其制作方法，均温板上盖板、下盖板和毛细结构均采用不锈钢制作，均温板制作包括如下步骤：S1.准备上盖板、下盖板、毛细结构，将毛细结构固定至下盖板并高温烧结；S2.将S1中上盖板、固定毛细结构的下盖板钝化处理；S3.将S2中上盖板、下盖板合盖封边，封边采用激光焊接方式进行；S4.往S3中封边完毕的均温板中注入工质，并进行除气处理；S5.将S4所得均温板进行激光封口。均温板整体采用不锈钢制成，无需镀铜处理，可显著降低均温板厚度；且均温板只需进行低廉成本的钝化操作即可提升产品可靠性，钝化的均温板经后续激光焊接封边，可避免高温破坏钝化效果，规避常规钎焊封边导致的毛细污染。

Description

超薄均温板及其制作方法

技术领域

本发明涉及电子元器件导热散热技术领域，具体地，涉及一种超薄均温板及其制作方法。

背景技术

随着集成技术和微封装技术的发展，电子元器件和电子设备向小型化和微型化方向发展，电子设备所产生的热量迅速积累、增加。为保证电子元器件在使用环境温度下仍能可靠地工作，需要设计制造一种更宽更薄的散热器件。并且随着设备对可靠性的要求的增加以及对产品强度要求的提高，开发一种强度大、面积大的导热散热产品显得尤为重要。

不锈钢作为生活中常见的一种高强度材料，十分适合用来制作上述散热产品，但是不锈钢在长期应用中会与水产生析氢反应导致散热产品性能失效，目前常见的处理方法是不锈钢表面镀铜，但是此方法成本较高，并且镀铜的产品因为高低电流差，导致镀铜后镀铜的均匀性不高，难以制造出薄的（0.3mm以下）不锈钢均温板。当然，市面上也出现了不镀铜的不锈钢均温板，但其制作工艺往往非常复杂，不锈钢材质往往需要进行钝化以提升产品可靠性，但市场上的不锈钢均温板要么不进行钝化，而是采用成本高昂的其它强化处理，要么虽然进行了钝化，但最终呈现出来的质量可靠性不高。

此外，均温板常规的裙边封边方式为钎焊，该操作极易造成毛细结构的污染，最终导致毛细不良，产品性能差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种不需镀铜、能显著提升产品可靠性的超薄均温板制作方法。

本发明同时提供一种采用所述制作方法制成的超薄均温板。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种超薄均温板制作方法，均温板的上盖板、下盖板和毛细结构均采用不锈钢制作，均温板制作包括如下步骤：

S1.准备上盖板、下盖板、毛细结构，将毛细结构固定至下盖板并进行高温烧结；

S2.将S1中上盖板、固定了毛细结构的下盖板进行钝化处理；

S3.将S2中上盖板、下盖板合盖封边，封边采用激光焊接方式进行；

S4.往S3中封边完毕的均温板中注入工质，并进行除气处理；

S5.将S4所得均温板进行激光封口。

进一步地，S3中所述激光焊接方式为激光水冷焊。

更进一步地，激光水冷焊采用焊接治具进行，焊接治具包括上焊接板和下焊接板，上焊接板上设有挖空区域供均温板放置，焊接治具还包括在上焊接板和下焊接板合模后施压以夹紧均温板的压力机构，上焊接板和下焊接板上对应开设有供水冷液体进出以对均温板焊接过程进行冷却的进水口和出水口。

再进一步地，压力机构为气缸。

再进一步地，上焊接板和下焊接板均采用铜板制作。

进一步地，S3和S4之间还设有对均温板进行低温退火的步骤，退火温度低于280℃。

进一步地，封口后的均温板还需进行老化，老化过程为：将均温板置于一恒温烤箱中10～14h，恒温温度为85～100℃。

更进一步地，老化后的均温板还需进行表面抛光抗氧化处理。

一种超薄均温板，采用如上所述的制作方法制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）均温板整体采用不锈钢制成，无需镀铜处理，通过本发明工艺处理，在保证均温板性能的基础上，还可显著降低均温板厚度，成型出厚度小于0.25mm的超薄均温板；

2）摒弃镀铜工艺后，不锈钢均温板只需进行低廉成本的钝化操作即可提升产品可靠性，钝化的均温板经后续激光焊接进行封边，进一步优选激光水冷焊，一方面可避免高温破坏钝化效果，另一方面又完美规避了常规钎焊封边导致的毛细污染问题，此外激光（水冷）焊接还可将焊接边宽度减小，提高均温板的有效利用面积增大散热效率；

3）采用本发明的焊接治具进行激光水冷焊接操作，可有效确保均温板焊接过程中不发生形变。

附图说明

图1为实施例1所述的上盖板示意图；

图2为实施例1所述的下盖板示意图；

图3为图2中下盖板冲注水口的示意图；

图4为图3中下盖板定网的示意图；

图5为实施例1所述的焊接治具结构简图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

制作一种均温板，其上盖板、下盖板和毛细结构均采用不锈钢材质制成，上盖板结构如图1所示，其包括焊边1、水口2、挂孔3和支撑柱4；下盖板如图2所示，其包括与上盖板相对应的焊边、水口和挂孔；在均温板制作开始前，需将下盖板冲压出注水口5，具体可使用气动冲床完成该冲压操作，冲压注水口后的下盖板见图3所示，之后进入均温板的制作成型过程，具体步骤如下：

S1.如图4所示，将不锈钢毛细结构固定至下盖板上，本实施例采用电阻焊接机进行两者的焊接固定，之后对该固定有毛细结构的下盖板进行高温烧结（该高温烧结过程按均温板常规烧结过程进行即可，不锈钢材质（不镀铜）均温板烧结温度取950～1050℃的温度范围）；

S2.将上述上盖板、固定了毛细结构的下盖板一起进行钝化处理，钝化药水含有无机酸、羟基乙叉二膦酸、缓蚀剂、山梨酸钠、柠檬酸钠、草酸等，钝化处理完毕后在均温板本体表面会产生一层致密的氧和金属的化合物薄膜，据相关实验统计，钝化完成的不锈钢片可以在盐雾试验中支撑300H小时以上而不发生腐蚀，显著增强均温板的工作可靠性。

上盖板、下盖板上的挂孔均为方便钝化操作而设计，因此，在钝化处理结束后，需将两者的挂孔进行裁切。

S3.将S2中上盖板、下盖板合盖封边，封边采用激光焊接方式进行，为避免在焊接过程中高温破坏上盖板、下盖板的钝化保护膜，优选进行激光水冷焊接，具体的焊接操作是采用专用的焊接治具来进行的。

如图5所示，焊接治具包括上焊接板61和下焊接板62，上焊接板61上设有挖空区域611供均温板放置，激光从挖空区域入口进入进行焊接，焊接治具还包括在上焊接板和下焊接板合模后施压以夹紧均温板的压力机构，本实施例中压力机构选用气缸，两个气缸分别向上盖板、下盖板施力以便充分夹紧，尽量保证均温板焊接后不变形；上焊接板61和下焊接板62上对应开设有供水冷液体进出以对均温板焊接过程进行冷却的进水口63和出水口64，焊接过程中因为有水流的冲击散热，可确保焊接不超温，均温板表面的钝化膜得以完整保存，为均温板的结构强度提供有力保证。

上述焊接治具的上焊接板和下焊接板为铜制水冷板，可保护不锈钢在激光焊接过程中不变性，此外，在激光进入挖空区域进行焊接的过程中，还可往挖空区域通入保护气体，以防止焊接过程中空气中氧气水分和不锈钢产生反应。

S4.对均温板进行低温退火处理，在退火处理前，需将一根注水管焊接到均温板注水口处，以便后续进行注水操作；焊好注水管后，使用网带式烧结炉对均温板低温退火，退火温度最高为280℃。

S5.往经退火处理的均温板中注入工质纯水，并采用抽真空设备对均温板进行一次除气抽真空处理。

S6.将除气完毕后的均温板使用电阻焊接、超声波焊接、氩弧焊接等焊接方式进行封口，并进行裁切，随后将裁切部位进行激光焊接封口。

S7.将S6得到的均温板进行整平操作，整平后置于一恒温烤箱中10～14h，恒温温度为85～100℃，一般取90℃恒温12h即可。

S8.对均温板进行表面抛光抗氧化处理，使其颜色均一统一。

最后，对制作出的均温板进行热性能测试。

本制作方法摒弃传统均温板需镀铜的思路，整体采用不锈钢制成，使均温板可进行成本低廉的钝化操作来达到优良的结构强度和工作可靠性。同时充分利用不锈钢材质这一特征，将激光水冷焊接与钝化相配套，有效保护产品表面钝化保护膜不受破坏；此外，激光焊接不同于传统钎焊，不需使用锡膏，完美地避开了锡膏对烧结毛细的污染，避免毛细不良的产生，能充分提高均温板的工作性能；再者，采用激光焊接代替传统钎焊，能大大降低均温板焊接边的宽度，据统计，宽度可减小到0.5mm，增大了均温板的有效使用面积，进一步提升散热效果。

本申请的不锈钢均温板在无需镀铜的情况下，厚度大大减薄，可产出0.25mm以下厚度的均温板，且制作成本较传统制作方法来说极低，具有很强的市场竞争力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种超薄均温板制作方法，其特征在于，均温板的上盖板、下盖板和毛细结构均采用不锈钢制作，均温板制作包括如下步骤：

S2.将S1中上盖板、固定了毛细结构的下盖板进行钝化处理；

S4.往S3中封边完毕的均温板中注入工质，并进行除气处理；

S5.将S4所得均温板进行激光封口。

2.根据权利要求1所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，S3中所述激光焊接方式为激光水冷焊。

3.根据权利要求2所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，激光水冷焊采用焊接治具进行，焊接治具包括上焊接板和下焊接板，上焊接板上设有挖空区域供均温板放置，焊接治具还包括在上焊接板和下焊接板合模后施压以夹紧均温板的压力机构，上焊接板和下焊接板上对应开设有供水冷液体进出以对均温板焊接过程进行冷却的进水口和出水口。

4.根据权利要求3所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，压力机构为气缸。

5.根据权利要求3所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，上焊接板和下焊接板均采用铜板制作。

6.根据权利要求1所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，S3和S4之间还设有对均温板进行低温退火的步骤，退火温度低于280℃。

7.根据权利要求1所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，封口后的均温板还需进行老化，老化过程为：将均温板置于一恒温烤箱中10～14h，恒温温度为85～100℃。

8.根据权利要求7所述的超薄均温板制作方法，其特征在于，老化后的均温板还需进行表面抛光抗氧化处理。

9.一种超薄均温板，其特征在于，采用如权利要求1～8任意一项所述的制作方法制成。