插片式流體換熱器的制造方法
【專利摘要】一種在機(jī)理上區(qū)別于熱管散熱器的能夠利用半導(dǎo)體集成模塊工作熱量推動工質(zhì)在循環(huán)管路中相變換熱的插片式流體換熱器的制造方法，采用僅在鋁質(zhì)零件表面焊接部位進(jìn)行涂覆激光改性的工藝，替代現(xiàn)行將零件浸入在化學(xué)鎳液中電鍍改性的工藝，達(dá)到全程工藝環(huán)保與節(jié)約貴金屬之目的，適用于大功率半導(dǎo)體溫差器件、電源、功放、紅外、激光、雷達(dá)發(fā)生器等工作熱量大，熱量密度高的換熱器的制造。
【專利說明】插片式流體換熱器的制造方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種流體換熱器制造方法，尤其是管路穿插在散熱翅片中能夠利用半導(dǎo)體集成模塊的工作熱量作為動力源推動流體工質(zhì)相變循環(huán)換熱的插片式流體換熱器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，利用半導(dǎo)體集成模塊的工作熱量作為動力源推動插片式流體傳熱起源于熱管散熱器，每根熱管作為傳熱元件垂直穿插在散熱翅片中，熱管內(nèi)工質(zhì)是由熱端接受熱量通過軸向蒸發(fā)傳熱，經(jīng)散熱翅片熱交換凝露變成熱管冷端后，由徑向吸收液體，利用虹吸力與重力按來路回流，構(gòu)成工質(zhì)在管內(nèi)進(jìn)行軸徑循環(huán)，因這種循環(huán)方式回流慢，工質(zhì)量少，基本上是利用流體傳熱，相變量很少，幾無換熱能力，熱量主要還是通過良導(dǎo)熱固體制成的散熱翅片進(jìn)行交換，因此被后來名副其實(shí)的流體換熱器所取代，流體換熱器內(nèi)工質(zhì)是在換熱源處由蒸發(fā)管接受熱量通過軸向?qū)崿F(xiàn)蒸發(fā)，進(jìn)入插在散熱翅片中的冷凝管進(jìn)行熱交換，冷凝后由管壁聚集匯流成液體，由回流管通過節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)管換熱源處再接受熱量，構(gòu)成循環(huán)管路，工質(zhì)在循環(huán)管路中進(jìn)行單向循環(huán)，管路路線長回流快，可串并聯(lián)，數(shù)倍提高工質(zhì)量，通過工質(zhì)配方，增大工質(zhì)發(fā)生相變的比例，流體相變換熱與散熱翅片換熱兩者能力是匹配的，數(shù)倍提高換熱能力，對提高大功率半導(dǎo)體集成模塊的功效起到不可替代的作用，但是，其中散熱翅片采用厚度為0.1-0.4mm鋁質(zhì)薄板，為了具備快速傳熱的能力，熱管垂直或以一定角度傾斜穿插在散熱翅片側(cè)面的裝配圓孔中相互焊接，散熱翅片的底折面與換熱底板散熱面相互焊接，換熱底板采用厚度為2.5mm以上純鋁板,然鋁質(zhì)散熱翅片與換熱底板的表面不具備群焊性，需先將鋁質(zhì)零件浸入在化學(xué)鎳液中，使之全部表面由強(qiáng)離子普鍍8一 16毫微米鎳層而進(jìn)行材料改性，然后才能在回流焊中實(shí)現(xiàn)焊接成器，實(shí)際參與焊接的表面僅占全部表面的58 %，90 %以上的改性不為必要，用少費(fèi)多，熱量是通過表面交換的，鎳比鋁換熱速率慢，似覆蓋一層熱阻膜具屏障性，更為重要的是化學(xué)鎳電鍍工藝不符合環(huán)保要求，必須逐步擯棄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了避免現(xiàn)有流體換熱器制造存在電鍍工藝以及貴金屬浪費(fèi)量大的弊端，本發(fā)明一種僅在鋁質(zhì)零件表面焊接部位進(jìn)行涂覆激光改性的工藝，即將需焊接部位設(shè)計(jì)成圖案，采用打印噴料的方法，使焊接部位表面按照設(shè)計(jì)圖案涂覆合金焊料，涂覆可分一次或兩次，通過激光掃描與熱回流掃描方式，僅使在設(shè)計(jì)圖案涂層范圍內(nèi)，在接受激光與回流高溫過程中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞鋁表面穩(wěn)固的氧化層形成合金參滲與合金表膜而致使的局部改性，合金表膜比化學(xué)鎳電鍍更具良傳導(dǎo)性的焊接基礎(chǔ)，達(dá)到更易焊接成器之目的。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種與半導(dǎo)體集成模塊導(dǎo)熱面緊密結(jié)合并利用其工作熱量驅(qū)動管路內(nèi)工質(zhì)相變循環(huán)流體換熱器的制造方法，以鋁質(zhì)材料制成的散熱翅片、換熱底板作為零件，首先需要將相互焊接的部位設(shè)計(jì)成圖案，采用數(shù)控噴涂的方法，使鋁質(zhì)焊接部位表面按照設(shè)計(jì)圖案涂覆粥樣合金焊料，涂覆的合金焊料配方不同，可分一次或兩次，一次性涂覆料兼顧參滲與表膜，二次涂覆料分為一次偏重參滲二次偏重成膜，然后對厚度小于0.5mm的薄板通過激光掃描的方式，脈寬調(diào)控激光能量強(qiáng)度，激光僅掃描涂覆層，穿過涂覆層與鋁表面氧化層，使設(shè)計(jì)圖案涂層范圍內(nèi)，在接受激光高溫過程中，發(fā)生急劇的氧化還原反應(yīng)形成合金參滲與合金表膜而致使的局部改性，瞬間完成材料改性并由此實(shí)現(xiàn)可焊性，對厚度大于2.5_純鋁板制作的換熱底板，除采用激光外也可采用回流高溫化學(xué)改性，零件備好后按照結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行裝配，即將散熱翅片平行排布，冷凝管路軸向垂直或以一定角度傾斜穿插在散熱翅片的裝配圓孔中，蒸發(fā)管路軸向垂直或以一定角度傾斜安放在散熱翅片的拱形通道內(nèi)，改性的散熱翅片底折面對準(zhǔn)換熱底板散熱面改性部位，并在上述兩兩裝配的間隙中或間隙料斗中施加含有助焊劑的粥樣釬焊料，完成裝配施加釬焊料后，放入定型夾具中，通過回流焊，使蒸發(fā)管外表面與拱形通道內(nèi)側(cè)面相互焊接，冷凝管路外表面與裝配圓孔內(nèi)側(cè)面相互焊接，散熱翅片的底折面與換熱底板散熱面相互焊接，制成可利用半導(dǎo)體集成模塊工作熱量進(jìn)行換熱的流體換熱器，由此完成插片式流體換熱器的制造方法。
[0005]本發(fā)明的有益效果是使流體換熱器制造過程中徹底脫離電鍍工藝，全程工藝實(shí)現(xiàn)環(huán)保，大量節(jié)約貴金屬，產(chǎn)品報(bào)廢后，便于產(chǎn)品中各成份分離，重新利用，利于有色金屬形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)，大幅度降低產(chǎn)品成本，尤其適用于大功率半導(dǎo)體溫差器件、電源、功放、紅外、激光、雷達(dá)發(fā)生器等工作熱量大，熱量密度高的換熱器的制造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例零件示意。
[0008]圖2為本發(fā)明實(shí)施例裝配示意。
[0009]圖中:1.散熱翅片2.換熱底板3.改性部位4.裝配圓孔5.環(huán)形箍6.斗料窩7.拱形通道8.開口箍9.底折面10.冷凝管11.蒸發(fā)管
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的零件，展開的鋁質(zhì)散熱翅片I裝配面上與換熱底板2散熱面上，首先需要將相互焊接的部位設(shè)計(jì)成圖案，并編程輸入到數(shù)控噴涂機(jī)中，把粥樣鎳焊料作為噴料，調(diào)好噴料量，按照設(shè)計(jì)圖案噴涂到鋁質(zhì)需要焊接的改性部位3表面上形成涂覆層，圖中以涂灰所示，涂覆的焊料由氧化還原劑及其強(qiáng)度、催化劑、鎳銀顆粒目數(shù)按一定配方調(diào)制，不同涂層配方不同，一次性涂覆料配方兼顧參滲與表膜的形成，稱為混配，一般用于換熱底板回流高溫化學(xué)改性，二次涂覆料分為一次配方偏重于合金參滲的形成，二次配方偏重于合金膜的形成，稱為層配，一般用于散熱翅片激光高溫改性，清洗露出改性表面后，散熱翅片進(jìn)行機(jī)加工，將裝配圓孔4拉伸出環(huán)形箍5，改性面向內(nèi)，在環(huán)形箍上方?jīng)_壓出外大內(nèi)小的斗料窩6，將拱形通道7拉伸出開口箍8，改性面向內(nèi)，散熱翅片底部折出寬3mm直角底折面9，改性面向外，零件備好進(jìn)行裝配，由此完成零件的制備。
[0011]圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例的裝配，按照結(jié)構(gòu)要求即將散熱翅片I平行排布，冷凝管10路軸向垂直或以一定角度傾斜穿插在散熱翅片的裝配圓孔4中，并向斗料窩6中施加含有助焊劑的粥樣釬焊料，蒸發(fā)管11路軸向垂直或以一定角度傾斜安放在散熱翅片的拱形通道7內(nèi)，放入散熱翅片定型夾具中，蒸發(fā)管與拱形通道兩者間隙、改性的散熱翅片底折面9、換熱底板散熱面改性部位3，通過波峰焊施加焊料，最后，散熱翅片夾具與換熱底板2彈性聯(lián)結(jié)，通過回流焊，使冷凝管路外表面與裝配圓孔環(huán)形箍5內(nèi)表面相互焊接，蒸發(fā)管外表面與拱形通道開口箍8內(nèi)表面相互焊接，散熱翅片的底折面與換熱底板散熱面相互焊接，避免各種間隙造成的熱阻，形成一體化良導(dǎo)熱的裝配，適用于批量生產(chǎn)，由此制成可利用半導(dǎo)體集成模塊工作熱量進(jìn)行換熱的插片式流體換熱器的制造方法。
【權(quán)利要求】
1.一種與半導(dǎo)體集成模塊導(dǎo)熱面緊密結(jié)合并利用其工作熱量驅(qū)動管路內(nèi)工質(zhì)相變循環(huán)的插片式流體換熱器的制造方法，其特征是以鋁質(zhì)材料制成的散熱翅片、換熱底板作為零件，首先需要將相互焊接的部位設(shè)計(jì)成圖案，采用數(shù)控噴涂的方法，使鋁質(zhì)焊接部位表面按照設(shè)計(jì)圖案涂覆粥樣合金焊料，涂覆的合金焊料配方不同，可分一次或兩次，一次性涂覆料兼顧參滲與表膜，二次涂覆料分為一次偏重參滲二次偏重成膜，然后對厚度小于0.5mm的薄板通過激光掃描的方式，脈寬調(diào)控激光能量強(qiáng)度，激光僅掃描涂覆層，穿過涂覆層與鋁表面氧化層，使設(shè)計(jì)圖案涂層范圍內(nèi)，在接受激光高溫過程中，發(fā)生急劇的氧化還原反應(yīng)形成合金參滲與合金表膜而致使的局部改性，瞬間完成材料改性并由此實(shí)現(xiàn)可焊性，對厚度大于2.5mm純鋁板制作的換熱底板，除采用激光外也可采用回流高溫化學(xué)改性，零件備好后按照結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行裝配，即將散熱翅片平行排布，冷凝管路軸向垂直或以一定角度傾斜穿插在散熱翅片的裝配圓孔中，蒸發(fā)管路軸向垂直或以一定角度傾斜安放在散熱翅片的拱形通道內(nèi)，改性的散熱翅片底折面對準(zhǔn)換熱底板散熱面改性部位，并在上述兩兩裝配的間隙中或間隙料斗中施加含有助焊劑的粥樣釬焊料，完成裝配施加釬焊料后，放入定型夾具中，通過回流焊，使蒸發(fā)管外表面與拱形通道內(nèi)側(cè)面相互焊接，冷凝管路外表面與裝配圓孔內(nèi)側(cè)面相互焊接，散熱翅片的底折面與換熱底板散熱面相互焊接，由此完成插片式流體換熱器的制造方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插片式流體換熱器的制造方法，其特征是:在展開的鋁質(zhì)散熱翅片I裝配面上與換熱底板2散熱面上，首先需要將相互焊接的部位設(shè)計(jì)成圖案，并編程輸入到數(shù)控噴涂機(jī)中，把粥樣鎳銀焊料作為噴料，調(diào)好噴料量，按照設(shè)計(jì)圖案噴涂到鋁質(zhì)需要焊接的改性部位3表面上形成涂覆層，圖中以涂灰所示，涂覆的焊料由氧化還原劑及其強(qiáng)度、催化劑、鎳銀顆粒目數(shù)按一定配方調(diào)制，不同涂層配方不同，一次性涂覆料配方兼顧參滲與表膜的形成，稱為混配，一般用于換熱底板回流高溫化學(xué)改性，二次涂覆料分為一次配方偏重于合金參滲的形成，二次配方偏重于合金膜的形成，稱為層配，一般用于散熱翅片激光高溫改性，清洗露出改性表面后，散熱翅片進(jìn)行機(jī)加工，將裝配圓孔4拉伸出環(huán)形箍5，改性面向內(nèi)，在環(huán)形箍上方?jīng)_壓出外大內(nèi)小的斗料窩6，將拱形通道7拉伸出開口箍8，改性面向內(nèi)，散熱翅片底部折出寬3mm直角底折面9，改性面向外，由此完成零件的制備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插片式流體換熱器的制造方法，其特征是:按照結(jié)構(gòu)要求即將散熱翅片I平行排布，冷凝管10路軸向垂直或以一定角度傾斜穿插在散熱翅片的裝配圓孔4中，并向斗料窩6中施加含有助焊劑的粥樣釬焊料，蒸發(fā)管11路軸向垂直或以一定角度傾斜安放在散熱翅片的拱形通道7內(nèi)，放入散熱翅片定型夾具中，蒸發(fā)管與拱形通道兩者間隙、改性的散熱翅片底折面9、換熱底板散熱面改性部位3，通過波峰焊施加焊料，最后，散熱翅片夾具與換熱底板2彈性聯(lián)結(jié)，通過回流焊，使冷凝管路外表面與裝配圓孔環(huán)形箍5內(nèi)表面相互焊接，蒸發(fā)管外表面與拱形通道開口箍8內(nèi)表面相互焊接，散熱翅片的底折面與換熱底板散熱面相互焊接，形成一體化良導(dǎo)熱的裝配，由此制成可利用半導(dǎo)體集成模塊工作熱量進(jìn)行換熱的插片式流體換熱器的制造方法。
【文檔編號】B23K1/20GK103817391SQ201410082807
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】吳鴻平, 盧紅龍 申請人:吳鴻平, 盧紅龍