CN114739218A - 一种适用于激光焊的均温板及其加工方法 - Google Patents

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郭明哲
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Abstract

本申请提供了一种适用于激光焊的均温板及其加工方法，该均温板包括上板、下板、支撑结构、毛细结构和相变介质，所述上板和下板之间形成一腔室，所述支撑结构和毛细结构设置于所述腔室内，所述相变介质注入于所述腔室内，所述支撑结构的最薄处厚度不超过1mm，使得所述支撑结构能够通过激光焊与所述上板或下板连接。本申请实施例通过将支撑结构的最薄处厚度设计为不超过1mm，使得所述支撑结构能够通过激光焊与所述上板或下板连接，从而简化了支撑结构的固定工艺，节约了能耗，并降低了制造成本。

Description

一种适用于激光焊的均温板及其加工方法
技术领域
本发明涉及均温板设计加工技术，尤其涉及一种适用于激光焊的均温板及其加工方法。
背景技术
均温板作为当前散热行业最强大的传热元件，其导热能力可高达纯铜导热能力的数百倍，通过在全封闭真空腔内循环介质的汽、液相变来传递热量。在电子、通讯、汽车、照明等行业中广泛应用。
传统均温板支撑结构常见为实心柱状体，或预制孔隙柱状体。常规均温板支撑结构柱状体形状为规则圆柱型，上下平面形状相同。柱状体支撑结构与均温板的上板或下板其中之一通过钎焊或扩散焊方式组合。
钎焊方式组合是将钎焊剂涂抹于支撑结构柱状体顶端再将上板或下板使用夹具组合后高温钎焊使之相连。扩散焊方式是将支撑结构柱状体与上板或下板使用夹具结合后通过长时间高温高压使结合面产生原子互溶使之相连。以上两种方式都存在工序复杂、模治具成本高、设备成本高、效率低、周期长、高能耗等缺点。
因此，亟需提出一种新的均温板支撑结构的固定方式以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工成本更低、加工效率更高的适用于激光焊的均温板及其加工方法。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种均温板，包括上板、下板、支撑结构、毛细结构和相变介质，所述上板和下板之间形成一腔室，所述支撑结构和毛细结构设置于所述腔室内，所述相变介质注入于所述腔室内，所述支撑结构的最薄处厚度不超过1mm，使得所述支撑结构能够通过激光焊与所述上板或下板连接。
在一实施例中，所述支撑结构的最薄处厚度为0.2mm～0.8mm。
在一实施例中，所述支撑结构包括若干个圆柱体，所述圆柱体一个端面上开设有凹槽，所述圆柱体的另一个端面为平面。
在一实施例中，所述凹槽为圆柱形凹槽。
在一实施例中，所述圆柱形凹槽的内径尺寸是所述圆柱体的50％～80％。
在一实施例中，所述凹槽的底部形状为平面、45°倒角或倒圆角。
根据本发明的第二方面，提供了一种均温板的加工方法，包括以下步骤：
将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定；
将上板、下板和毛细结构进行组合焊接，使上板与下板之间形成一腔室；
向腔室内注入相变介质；
对均温板进行除气，除气完成后进行封口。
在一实施例中，所述将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定，包括：将支撑结构的无凹槽的一个端面与上板或下板贴合；激光焊镜头在支撑结构有凹槽的端面一侧，向凹槽根部释放能量激光，使支撑结构在凹槽根部与上板或下板接触位置熔融结合。
在一实施例中，所述向凹槽根部释放能量激光的持续时间为10ms～200ms。
在一实施例中，在将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定过程中，通入保护气体。
本发明实施例的有益效果是：通过将支撑结构的最薄处厚度设计为不超过1mm，使得所述支撑结构能够通过激光焊与所述上板或下板连接，从而简化了支撑结构的固定工艺，节约了能耗，并降低了制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是本申请实施例的俯视示意图(隐去了上板)；
图2是图1中A-A截面示意图；
图3是图2中B处的局部放大示意图；
图4是一可能的实施例中圆柱体的截面图；
图5是一可能的实施例中圆柱体的截面图；
图6是一可能的实施例中圆柱体的截面图；
图7是一可能的实施例中圆柱体的截面图；
图8是一可能的实施例中圆柱体的截面图；
图9是将支撑结构与下板进行激光焊的过程示意图；
其中：1-上板；2-下板；3-支撑结构；3′-圆柱体；31-圆柱形凹槽；32-圆环形凹槽；33-薄片；4-毛细结构；5-腔室；6-激光发生器；7-振镜透镜；8-熔池。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
如图1～图3所示，本申请实施例提供了一种适用于激光焊的均温板，包括上板1、下板2、支撑结构3、毛细结构4和相变介质(图中未示出)，上板1和下板2之间形成一腔室5，支撑结构3和毛细结构4设置于腔室5内，相变介质注入于腔室5内。本均温板的主要改进点在于，支撑结构3的最薄处厚度不超过1mm，使得支撑结构3能够通过激光焊与上板1或下板2连接。由于激光焊工艺相较于现有的钎焊或扩散焊工艺能耗低且效率高，因此具有相当的优势。
需要说明的是，支撑结构3可以为各种形状，例如棱柱状、板状、圆柱形等等，只要能够起到支撑效果即可。要使支撑结构3的最薄处厚度不超过1mm，可以在支撑结构3上开槽、打孔，也可以在支撑结构3外延伸一块较薄的部分。在可能的实施例中，支撑结构3的最薄处厚度为0.2mm～0.8mm，从而能够适用于大部分功率的激光焊设备。
图4～图8示出了一些支撑结构3可能的结构。如图4～图6所示，支撑结构3可以包括若干个圆柱体3′，圆柱体3′的一个端面上开设有圆柱形凹槽31，另一个端面为平面。圆柱形凹槽31的内径尺寸是圆柱体3′直径的50％～80％。圆柱形凹槽31的底部形状可以为平面、45°倒角或倒圆角等。如图7所示，圆柱体3′的一个端面上开设有圆环形凹槽32，另一个端面为平面，激光焊时，可控制激光束在圆环形凹槽32底部沿圆形路径移动进行焊接。在可能的实施例中，如图8所示，圆柱体3′的一端向外延伸有薄片33，激光焊时，可让激光束在薄片33上打点或沿路径焊接。
本申请实施例还提供了一种均温板的加工方法，包括以下步骤：
S1.将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定；
S2.将上板、下板和毛细结构进行组合焊接，使上板与下板之间形成一腔室；
S3.向腔室内注入相变介质；
S4.对均温板进行除气，除气完成后进行封口。
其中，S1.将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定，包括：
S11.将支撑结构的无凹槽的一个端面与上板或下板贴合；
S12.激光发生器6和振镜透镜7在支撑结构有凹槽的端面一侧，向凹槽根部释放能量激光，使支撑结构在凹槽根部与上板或下板接触位置熔融结合。
(如图9所示)
因为支撑结构圆柱体在凹槽根部较薄，能够在激光能量下与上板(或下板)平面接触位置熔融产生熔池8并使之结合。
在可能的实施例中，向凹槽根部释放能量激光的持续时间为10ms～200ms。并且在将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定过程中，通入保护气体以防止易氧化材料的氧化反应(例如高纯氮气或高纯氩气)。
在本申请中对毛细结构4没有作过多限制，毛细结构4可以为烧结粉末体、网格体、纤维体及发泡体其中任一，亦可以为其他涂布方式。毛细结构4既可以覆盖于上板1的下表面和下板2的上表面，也可覆盖于支撑结构3的表面。
综上所述，本发明所提出的适用于激光焊的均温板及其加工方法，其优点包括：
①由于可以采用激光焊工艺，只需唯一工装夹具便可完成支撑结构与上板(和/或下板)的熔接，极大的减少了治具数量，节约了制造成本。
②在常温环境下即可进行激光焊熔接，与常规VC生产工艺动辄800℃以上的熔接温度相比极为节能减耗。
③使用激光焊工艺的熔接效率高，熔接一个支撑结构圆柱体仅需约0.3秒，以一个常规均温板熔接40处计算，产能可达300个/小时/台。如果激光焊设备为连轴双工位或连轴三工位，产能则可为2倍或3倍。相应的生产效率是25米长连续钎焊炉的2倍，是直径400mm压力扩散焊炉的20倍。
④激光焊设备造价仅为连续钎焊炉/压力扩散焊炉的1/3。
⑤使用激光焊工艺容易实施自动化作业，编辑熔接动作轨迹动作。无危废，良率高，为标准化、规模化生产提供了可能。
⑥使用激光焊工艺可以适用于更多金属材质，如铜、铜合金、铝合金、镁合金、铁、不锈钢、钛、钛合金、带有金属镀层的复合金属材料等，而传统钎焊/扩散焊只能使用铜、铜合金、铝合金材质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
以上所述仅为本申请的较佳实例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于激光焊的均温板，其特征在于，包括上板、下板、支撑结构、毛细结构和相变介质，所述上板和下板之间形成一腔室，所述支撑结构和毛细结构设置于所述腔室内，所述相变介质注入于所述腔室内，所述支撑结构的最薄处厚度不超过1mm，使得所述支撑结构能够通过激光焊与所述上板或下板连接。
2.根据权利要求1所述的适用于激光焊的均温板，其特征在于：所述支撑结构的最薄处厚度为0.2mm～0.8mm。
3.根据权利要求1所述的适用于激光焊的均温板，其特征在于：所述支撑结构包括若干个圆柱体，所述圆柱体一个端面上开设有凹槽，所述圆柱体的另一个端面为平面。
4.根据权利要求3所述的适用于激光焊的均温板，其特征在于：所述凹槽为圆柱形凹槽。
5.根据权利要求4所述的适用于激光焊的均温板，其特征在于：所述圆柱形凹槽的内径尺寸是所述圆柱体的50％～80％。
6.根据权利要求3所述的适用于激光焊的均温板，其特征在于：所述凹槽的底部形状为平面、45°倒角或倒圆角。
7.一种均温板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定；
将上板、下板和毛细结构进行组合焊接，使上板与下板之间形成一腔室；
向腔室内注入相变介质；
对均温板进行除气，除气完成后进行封口。
8.根据权利要求7所述的均温板的加工方法，其特征在于，所述将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定，包括：
将支撑结构的无凹槽的一个端面与上板或下板贴合；
激光焊镜头在支撑结构有凹槽的端面一侧，向凹槽根部释放能量激光，使支撑结构在凹槽根部与上板或下板接触位置熔融结合。
9.根据权利要求8所述的均温板的加工方法，其特征在于，所述向凹槽根部释放能量激光的持续时间为10ms～200ms。
10.根据权利要求7所述的均温板的加工方法，其特征在于，在将支撑结构通过激光焊与上板或下板熔接固定过程中，通入保护气体。
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