CN114523197A - 焊接治具、均热板激光焊接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接治具、均热板激光焊接方法及装置，该方法包括准备一下盖及一上盖；将上盖置于上模治具件，使上盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第一石墨烯且焊接凹槽正对上铜板的焊接避空槽；以及将下盖置于下模治具件，使下盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第二石墨烯且焊接凹槽正对下铜板的焊接避空槽，并压合上铜板及下铜板；沿着上铜板或下铜板的焊接避空槽的方向分段打入激光形成焊接路径，以对上盖与下盖进行焊接封合；根据焊接路径对已焊接上盖或下盖进行自动吹气降温处理，得到均热板。本发明的技术方案能够快速降温，提高焊接效率，以及提升焊接封合的稳定性。

Description

焊接治具、均热板激光焊接方法及装置

技术领域

本发明涉及均热板焊接技术领域，尤其涉及一种焊接治具、均热板激光焊接方法及装置。

背景技术

目前通信和消费电子产品主要散热元件来散热。对于散热元件而言，其不仅仅局限于散热功能，还需兼顾对设备外壳框架的支撑功能。基于此，均热板得到了广泛应用。现有技术中通常均热板包括上盖及下盖，在加工时，上盖及下盖的贴合面均需要镀铜，且上盖及下盖粘胶贴合，然后通过高温炉子钎焊封合，得到密封的均热板。上述均热板的制作工艺至少存在如下缺点：1)均热板的制作较为复杂，成本较高；2)粘胶密封工艺的时效性和可靠性较差；3)镀铜均热板的支撑稳固力学性能较差；4)需要高温炉子进行钎焊，钎焊时间长，成本高，效率低；5)需要点胶设备，成本高。

有鉴于此，有必要提出对目前的均热板的焊接工艺进行进一步的改进。

发明内容

为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种焊接治具、均热板激光焊接方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：提供一种均热板激光焊接方法，包括：

准备一下盖及一上盖，在所述下盖及上盖的外侧壁均开设焊接凹槽；

将上盖置于上模治具件，使上盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第一石墨烯且焊接凹槽正对上铜板的焊接避空槽；以及将下盖置于下模治具件，使下盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第二石墨烯且焊接凹槽正对下铜板的焊接避空槽，并压合上铜板及下铜板；

沿着上铜板或下铜板的焊接避空槽的方向分段打入激光形成焊接路径，以对上盖与下盖进行焊接封合；

根据焊接路径对已焊接上盖或下盖进行自动吹气降温处理，得到均热板。

其中，所述自动吹气降温处理中，采用液氮装置或冷风枪进行吹气降温。

其中，所述上盖或下盖具有焊接路径的一侧形成加强筋。

其中，所述上盖厚度为0.15mm-0.25mm，所述下盖的厚度为0.10mm-0.20mm，所述上盖或下盖的焊接凹槽深度均为0.02mm-0.09mm。

其中，所述均热板的材质为不锈钢或钛合金。

为实现上述目的，本发明采用的第二个技术方案为：提供一种焊接治具，包括：可相互压合的上模治具件及下模治具件；

所述上模治具件包括具有仿行槽的上铜板，沿仿形槽槽底至槽口方向叠设的第一管路、第一导热垫及第一石墨烯；所述上铜板远离仿形槽的一侧设有焊接避空槽，所述上铜板具有连通第一管路的进液口及出液口，所述第一管路靠近焊接避空槽的底部设置，所述第一石墨烯用于与待焊接上盖热接触；

所述下模治具件包括具有仿行槽的下铜板，沿仿形槽槽底至槽口方向叠设的第二管路、第二导热垫及第二石墨烯；所述下铜板远离仿形槽的一侧设有焊接避空槽，所述下铜板具有连通第二管路的进液口及出液口，所述第二管路靠近焊接避空槽的底部设置，所述第二石墨烯用于与待焊接下盖热接触。

其中，所述进液口及出液口位于上铜板远离仿形槽的一侧，和/或

所述进液口及出液口位于下铜板远离仿形槽的一侧。

其中，所述进液口及出液口位于上铜板的角部，和/或

所述进液口及出液口位于下铜板的角部。

其中，所述待焊接上盖的外侧壁设有环形焊接凹槽，所述第一管路部分靠近环形焊接凹槽的内壁，和/或

所述待焊接下盖的外侧壁设有环形焊接凹槽，所述第二管路部分靠近环形焊接凹槽的内壁。

为实现上述目的，本发明采用的第三个技术方案为：提供一种均热板激光焊接装置，包括：

焊接治具，用于压合上盖与下盖；

激光设备，用于发射激光，并利用激光焊接焊接治具内的上盖与下盖；以及

吹气降温设备，用于对已焊接上盖或下盖进行吹气降温，其中，所述焊接治具为上述的焊接治具。

本发明的技术方案通过先准备一下盖及一上盖，在所述下盖及上盖的外侧壁均开设焊接凹槽；然后将上盖置于上模治具件，使上盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第一石墨烯且焊接凹槽正对上铜板的焊接避空槽；以及将下盖置于下模治具件，使下盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第二石墨烯且焊接凹槽正对下铜板的焊接避空槽，并压合上铜板及下铜板；再沿着上铜板或下铜板的焊接避空槽的方向分段打入激光形成焊接路径，以对上盖与下盖进行焊接封合；最后根据焊接路径对已焊接上盖或下盖进行自动吹气降温处理，得到均热板，通过上述的方案，能够快速降温，提高焊接效率，节省成本，以及提升焊接封合的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例均热板激光焊接方法的流程图；

图2为本发明一实施例上盖及下盖的结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为本发明上铜板的结构示意图；

图5为本发明下铜板的结构示意图；

图6为本发明上模治具件与下模治具件的分解示意图；

图7为本发明组装后的焊接治具结构示意图；

图8为本发明均热板激光焊接装置的模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

区别于现有技术中均热板的焊接工艺，至少存在如下缺点：1)均热板的制作较为复杂，成本较高；2)粘胶密封工艺的时效性和可靠性较差；3)镀铜均热板的支撑稳固力学性能较差；4)需要高温炉子进行钎焊，钎焊时间长，成本高，效率低；5)需要点胶设备，成本高的问题，本发明提供了一种均热板激光焊接方法，能够快速降温，提高生产效率，增加均热板封合的时效性与可靠性，以及降低降低成本。该方法的具体流程，请参照下述实施例的步骤。

请参照图1至图3，图1为本发明一实施例均热板激光焊接方法的流程图；图2为本发明一实施例上盖及下盖的结构示意图；图3为图2中A-A处的剖视图。在本发明实施例中，该均热板激光焊接方法，包括：

S10、准备一下盖12及一上盖11，所述下盖12及上盖11的外侧壁均设有焊接凹槽13；

S20、将上盖11置于上模治具件，使上盖11具有焊接凹槽13的一侧紧贴第一石墨烯且焊接凹槽13正对上铜板的焊接避空槽；以及将下盖12置于下模治具件，使下盖12具有焊接凹槽13的一侧紧贴第二石墨烯且焊接凹槽13正对下铜板的焊接避空槽，并压合上铜板及下铜板；

S30、沿着上铜板或下铜板的焊接避空槽的方向分段打入激光形成焊接路径，以对上盖11与下盖12进行焊接封合；

S40、根据焊接路径对已焊接上盖11或下盖12进行自动吹气降温处理，得到均热板。

本实施例中，利用激光焊接时，会产生很高的热量，易造成不锈钢产品的变形。本方案中，采用在下盖12及上盖11的外侧面(外侧面为贴合面的反面)开设焊接凹槽13，焊接凹槽13的槽深较浅，激光焊接时熔焊厚度较薄，直接降低了激光焊接所需的温度。通过压合上铜板及下铜板能够定位上盖11及下盖12，以提高焊接的稳定性。焊接的熔融物溶于焊接凹槽13，提高焊接的稳定性。具体在激光焊接时，本方案采用激光分段焊接形成完整焊接路径，如此，实现上盖11与下盖12进行焊接封合。刚焊接后，锈钢上盖与下盖12具有大量焊接热量，本方案通过向焊接避空槽自动吹风降温处理，能够迅速带走热量，有效防止下盖12或上盖变形。

可以理解的，本方案中均热板的可以为不锈钢、还可以为钛合金。也即，本方案中上盖11及下盖12的材质均为不锈钢或钛合金。

具体的，上模治具件及下模治具件中的石墨烯能够快速将焊接热量传递至上铜板或下铜板，避免焊接热量累积。进一步的，上模治具件及下模治具件中均具有管路，管路尽可能地靠近焊接凹槽13设置，如此，可以迅速带走上铜板及下铜板上的热量。并且管路还能够阻止焊接热量直接扩散至下盖12或上盖内部。

具体的，所述自动吹气降温处理中，采用液氮装置或冷风枪进行吹气降温。为了迅速降低上盖11或下盖的焊接温度，可以直接对焊接凹槽13的熔焊进行吹气降温。具体的，可以采用液氮装置直接吹液氮，或通过冷风枪直接射出冷风，以迅速降温。可以理解的，还可以通过其他吹气装置来降温。

具体的，所述上盖11或下盖12具有焊接路径的一侧形成加强筋。焊接后，焊接凹槽13的至少一侧可形成加强筋，能够减少对下盖12或上盖的应力变形。

综上可知，本方案的均热板激光焊接方法至少如下优点：

1、无需在上盖11及下盖上镀铜，降低了成本；

2、上盖11及下盖比不锈钢镀铜上盖及下盖具有更好的力学性能，上盖11或下盖可具有加强筋，有利于减少应力变形；

3、无需钎焊设备，节省了场地空间；无需钎焊时间，大大提高了制作效率；

4、上盖11及下盖的外侧壁开设有焊接凹槽13，焊接凹槽13的槽深较浅，有利于均热板的减薄设计；

5、采用激光焊接加长了密封时效性；

6、无需粘合胶物料，节省了成本，减少环境污染。

请参照图3，其中，所述上盖11厚度为0.15mm-0.25mm，所述下盖12的厚度为0.10mm-0.20mm，所述上盖11或下盖12的焊接凹槽13深度均为0.02mm-0.09mm。具体的，下盖12的厚度可以为0.10mm、0.15mm、0.20mm。上盖11厚度可以为0.15mm、0.20mm、0.25mm。本实施例中，上盖11厚度略大于下盖12。焊接凹槽13的槽深优选为0.02mm、0.04、0.06、0.09mm等。焊接凹槽13的深度较浅，便于激光焊接。上盖11及下盖12的厚度较薄更方便散热。

请参照图4至图7，图4为本发明上铜板的结构示意图；图5为本发明下铜板的结构示意图；图6为本发明上模治具件与下模治具件的分解示意图；图7为本发明组装后的焊接治具结构图。本发明的实施例中，该焊接治具，包括：可相互压合的上模治具件及下模治具件；

所述上模治具件包括具有仿形槽23的上铜板21，沿仿形槽23槽底至槽口方向叠设的第一管路31、第一导热垫41及第一石墨烯51；所述上铜板21远离仿形槽23的一侧设有焊接避空槽27，所述上铜板21具有连通第一管路31的进液口24及出液口25，所述第一管路31靠近焊接避空槽27的底部设置，所述第一石墨烯51用于与待焊接上盖11热接触；

所述下模治具件包括具有仿形槽23的下铜板22，沿仿形槽23槽底至槽口方向叠设的第二管路32、第二导热垫42及第二石墨烯52；所述下铜板22远离仿形槽23的一侧设有焊接避空槽27，所述下铜板22具有连通第二管路32的进液口24及出液口25，所述第二管路32靠近焊接避空槽27的底部设置，所述第二石墨烯52用于与待焊接下盖12热接触。

本实施例中，上述的焊接治具主要由上模治具件及下模治具件构成。模治具件包括上铜板21、第一管路31、第一导热垫41及第一石墨烯51，具体的，上铜板21的一侧设有仿形槽23，第一管路31、第一导热垫41及第一石墨烯51依次叠设于仿形槽23内，其中，第一管路31位于仿形槽23的槽底，第一石墨烯51位于仿形槽23的槽口，用于与上盖11热接触。焊接时，激光焊接产生的焊接热量，依次通过第一石墨烯51及第一导热垫41传递至上铜板21，由上铜板21进行扩散。第一管路31及第二管路32中可以注水，也可以注油，还可以注其他液体。为了提高散热效率，通过上铜板21内的第一管路31迅速进行水冷或油冷散热。可以理解的，为了进一步的提高水冷或油冷散热效率，第一管路31尽可能地靠近焊接避空槽27的底部，也即，靠近焊接凹槽13的熔焊物。对于上铜板21而言，其上设有与第一管路31连通的进液口24及出液口25，如此，可以形成水冷或油冷循环散热，进一步增加散热效率。下模治具件包括下铜板22、第二管路32、第二导热垫42及第二石墨烯52，下铜板22、第二管路32、第二导热垫42及第二石墨烯52的具体结构、位置及作用与上模治具件中的各部件相同，此处不再赘述。

具体的，所述进液口24及出液口25位于上铜板21远离仿形槽23的一侧，如此，可以方便上铜板21的结构设计。在实际应用中，上铜板21的厚度较薄，通常为10mm，在上铜板21的侧面设进液口24及出液口25，有利于进液口24及出液口25面积设计。

具体的，所述进液口24及出液口25位于下铜板22远离仿形槽23的一侧。下铜板22设进液口24及出液口25的结构与上铜板21中的各结构相同，此处不再赘述。

进一步的，本实施例中，采用同时上铜板21及下铜板22的外侧面设进液口24及出液口25，如此，以更方便向管路内注水，提高散热效率。

具体的，所述进液口24及出液口25位于上铜板21的角部。上铜板21的两角部分别设有进液口24及出液口25，如此，能够增加水冷或油冷散热面积，更利于散热。

具体的所述进液口24及出液口25位于下铜板22的角部。下铜板22的两角部分别设有进液口24及出液口25的结构及作用与上铜板21中的各结构相同。

当然，本方案还可以采用在上铜板21及下铜板22的两角部分别设有进液口24及出液口25。

具体的，所述待焊接上盖11的外侧壁设有环形焊接凹槽13，所述第一管路31部分靠近环形焊接凹槽13的内壁。本实施例中，第一管路31靠近环形焊接凹槽13内壁设置，一则可以有利于水冷或油冷散热，二则可以阻挡焊接热量朝上盖11的内部扩散，有利于减少应力形变。

具体的，所述待焊接下盖12的外侧壁设有环形焊接凹槽13，所述第二管路32部分靠近环形焊接凹槽13的内壁。本实施例中，第二管路32靠近环形焊接凹槽13内壁设置，其作用与第一管路31的作用相同。

当然，作为整个焊接治具而言，本方案的第一管路31及第二管路32的部分分别靠近环形焊接凹槽13的内壁，有利于提升整体的散热效率，减少均热板的应力形变。

为了提高第一管路31及第二水管的水冷或油冷散热效率，所述第一管路31及第二水管的材质均为导热材料。

请参照图8，图8为本发明均热板激光焊接装置的模块示意图。本发明的实施例中，该均热板激光焊接装置，包括：

焊接治具100，用于压合上盖11与下盖12；

激光设备200，用于发射激光，并利用激光焊接焊接治具100内的上盖11与下盖12；以及

吹气降温设备300，用于对已焊接上盖11或下盖12进行吹气降温，其中，所述焊接治具100为上述的焊接治具100。

具体的，焊接治具100可以压合上盖11与下盖12，使两者位置稳定，同时提供焊接避空槽27，有利于激光射入焊接，以及冷气或冷风吹入对熔焊物进行迅速散热。吹气降温设备300包括但不限于液氮装置、冷气枪等。由于本方案的均热板激光焊接装置采用了上述的焊接治具100，焊接治具100的具体结构请参照上述的实施例，故该焊接装置具有焊接治具100的所有优点和效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术方案构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种均热板激光焊接方法，其特征在于，所述均热板激光焊接方法包括：

准备一下盖及一上盖，在所述下盖及上盖的外侧壁均开设焊接凹槽；

将上盖置于上模治具件，使上盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第一石墨烯且焊接凹槽正对上铜板的焊接避空槽；以及将下盖置于下模治具件，使下盖具有焊接凹槽的一侧紧贴第二石墨烯且焊接凹槽正对下铜板的焊接避空槽，并压合上铜板及下铜板；

沿着上铜板或下铜板的焊接避空槽的方向分段打入激光形成焊接路径，以对上盖与下盖进行焊接封合；

根据焊接路径对已焊接上盖或下盖进行自动吹气降温处理，得到均热板。

2.如权利要求1所述的均热板激光焊接方法，其特征在于，所述自动吹气降温处理中，采用液氮装置或冷风枪进行吹气降温。

3.如权利要求1所述的均热板激光焊接方法，其特征在于，所述上盖或下盖具有焊接路径的一侧形成加强筋。

4.如权利要求1所述的均热板激光焊接方法，其特征在于，所述上盖厚度为0.15mm-0.25mm，所述下盖的厚度为0.10mm-0.20mm，所述上盖或下盖的焊接凹槽深度均为0.02mm-0.09mm。

5.如权利要求1所述的均热板激光焊接方法，其特征在于，所述均热板的材质为不锈钢或钛合金。

6.一种焊接治具，其特征在于，所述焊接治具包括：可相互压合的上模治具件及下模治具件；

所述上模治具件包括具有仿行槽的上铜板，沿仿形槽槽底至槽口方向叠设的第一管路、第一导热垫及第一石墨烯；所述上铜板远离仿形槽的一侧设有焊接避空槽，所述上铜板具有连通第一管路的进液口及出液口，所述第一管路靠近焊接避空槽的底部设置，所述第一石墨烯用于与待焊接上盖热接触；

所述下模治具件包括具有仿行槽的下铜板，沿仿形槽槽底至槽口方向叠设的第二管路、第二导热垫及第二石墨烯；所述下铜板远离仿形槽的一侧设有焊接避空槽，所述下铜板具有连通第二管路的进液口及出液口，所述第二管路靠近焊接避空槽的底部设置，所述第二石墨烯用于与待焊接下盖热接触。

7.如权利要求6所述的焊接治具，其特征在于，所述进液口及出液口位于上铜板远离仿形槽的一侧，和/或

所述进液口及出液口位于下铜板远离仿形槽的一侧。

8.如权利要求6所述的焊接治具，其特征在于，所述进液口及出液口位于上铜板的角部，和/或

所述进液口及出液口位于下铜板的角部。

9.如权利要求6所述的焊接治具，其特征在于，所述待焊接上盖的外侧壁设有环形焊接凹槽，所述第一管路部分靠近环形焊接凹槽的内壁，和/或

所述待焊接下盖的外侧壁设有环形焊接凹槽，所述第二管路部分靠近环形焊接凹槽的内壁。

10.一种均热板激光焊接装置，其特征在于，所述均热板激光焊接装置包括：

焊接治具，用于压合上盖与下盖；

激光设备，用于发射激光，并利用激光焊接焊接治具内的上盖与下盖；以及

吹气降温设备，用于对已焊接上盖或下盖进行吹气降温，其中，所述焊接治具为权利要求6至9任一项所述的焊接治具。

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