水冷板制造方法与流程

本发明涉及水冷板技术领域，尤其涉及一种水冷板制造方法。

背景技术：

随着电子元器件和设备耗散功率的不断提升，为保证元器件和电子设备的热可靠性，热分析和热控制必不可少。合理的热设计可以大大缩短产品研制周期，降低成本。

电子产品的热设计可以采用传导、辐射或者自然对流形式的无源技术，也可以采用强迫风冷、热交换器或者使冷却液循环的有源技术。其中，由于冷却液循环有源技术具有散热效果好以及成本低的优点，其被广泛应用于大功率电子产品技术领域，比如如svg、变频器、逆变器、igbt、apf等，冷却液循环有源技术具体为使用水冷系统进行热交换，水冷系统一般包括水冷板、水泵、水箱、热交换器以及风机，通过水泵产生的动力，推动该水冷系统内的液体循环，将电子产品产生的热量，通过液体的循环，带到面积更大的热交换器，进行散热，冷却后的液体再次回流到水冷板，如此循环往复。

在水冷系统当中，水冷板作为吸热部件，其直接与电子产品相接触，因此，其质量如何直接影响水冷系统的散热效果。其中，水冷板包括基板以及水冷管，基板上配置有安装槽，水冷管配置在安装槽上，水冷管的进口端和出口端均配置有水冷接头，为避免漏水，水冷接头内配置有密封圈，目前，水冷板的制造工艺是这样的：

一、水冷管与基板焊接：首先通过机加工方式在基板上加工出槽宽尺寸比水冷管的外径稍大的安装槽，接着将水冷接头焊接于水冷管上，再将焊接有水冷接头的水冷管配置在安装槽中，并在水冷管和安装槽之间的间隙中涂抹焊膏，并通过夹具对水冷管和基板进行固定，之后将固定好的水冷板送入加热炉中加热，使焊膏熔融并充分填充水冷管和安装槽之间的间隙，最后冷却、卸下夹具。此方法因需高温加热焊膏而容易导致水冷接头的密封性能失效，产品合格率低，且成本高(焊膏价格昂贵)，而且因焊膏的散热系数低而使得水冷板的热阻较大，散热效果不佳。

二、通过压管工艺将水冷管固定于基板上：首先通过机加工方式在基板上加工出槽宽尺寸比水冷管的外径相适配的安装槽，然后将成型面为平面的压板放置在水冷管上，对压板施加压力而使水冷管嵌入安装槽中。此方法加工出来的水冷板存在以下问题：水冷管与安装槽之间存在缝隙，导致热阻较大，散热效果不好；水冷管容易被挤压变形，导致水冷板与电子产品之间的接触面积减小，影响散热效果，更重要的是，如果水冷管中间凹陷，且凹陷较为严重时则会导致无法作为热源面。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水冷板制造方法，其能够使水冷管与安装槽之间较好地贴合，减小热阻，且可避免水冷管被挤压变形，增大接触面积，从而有效提高散热效果。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

水冷板制造方法，包括以下步骤：

s1、提供基板以及水冷管，水冷管的截面为圆形或椭圆形，所述基板具有安装槽，所述安装槽的截面呈弧形，将所述水冷管配置于所述安装槽；

s2、提供第一压板，所述第一压板的成型面开设有与所述水冷管的形状相适配的第一成型槽，所述第一成型槽的截面为弧形，将所述第一成型槽与所述水冷管贴靠，接着通过所述第一压板对所述水冷管进行挤压，以将水冷管的局部压入所述安装槽内，卸除第一压板；

s3、提供第二压板，所述第二压板的成型面开设有第二成型槽，所述第二成型槽具有一对相对设置的倾斜面，一对所述倾斜面之间的水平间距沿重力方向逐渐增大或减小，将所述第二成型槽的一对倾斜面与所述水冷管的两侧贴靠，接着通过所述第二压板对所述水冷管进行挤压，以将水冷管的局部或全部压入所述安装槽中，卸除第二压板；

s4、提供第三压板，所述第三压板的成型面为平面，将所述第三压板的成型面与所述水冷管贴靠，接着通过所述第三压板对所述水冷管进行挤压，以将水冷管与所述第三压板的成型面接触的一面挤压成平面。

进一步地，在所述s3步骤当中，利用所述第二压板将所述水冷管的局部压入所述安装槽中；在所述s4步骤当中，利用所述第三压板将所述水冷管的全部压入所述安装槽中，同时使所述水冷管与所述第三压板的成型面接触的一面挤压成平面。

进一步地，所述第一压板的成型面、第二压板的成型面以及第三压板的成型面均为底面，在所述s3步骤当中，一对所述倾斜面之间的水平间距沿重力方向逐渐增大。

进一步地，所述第一压板的成型面、第二压板的成型面以及第三压板的成型面均为顶面，在所述s3步骤当中，一对所述倾斜面之间的水平间距沿重力方向逐渐减小。

进一步地，所述基板开设有安装槽的一面为热源面，所述水冷管被挤压成型的平面与所述基板的热源面处于同一水平面。

进一步地，一对所述倾斜面之间的夹角a为140°-150°。

进一步地，所述夹角a为145°。

进一步地，所述第二成型槽的截面形状为倒v型或v型。

进一步地，所述第一压板、第二压板以及第三压板均通过压力机作为动力源进行施压。

进一步地，所述水冷管包括若干直线段以及若干弧形段，若干直线段之间平行并间隔设置，所述弧形段的两端分别与相邻直线段的端部连接，以使所述水冷管形成为一根连续的管段。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、不需要进烤炉直接用机械压紧，将焊接工序改为压管工艺，达到节能减排的目的；

2、压管方法相较于焊接的方法，减少了散热系数低的焊膏层，将水冷管直接嵌设在基板上，降低了系统的热阻，进一步提高了散热性能；

3、从成本上考虑，焊膏价格昂贵，传统使用焊接方式制备出来的水冷板需要使用大约1公斤的焊膏，使用压管工艺则减少了焊膏的使用，降低了成本；

4、水冷管经过三次压紧，每次下压一小部分，而不是一次挤压到位，保证水冷管可以内嵌在基板的安装槽中，使水冷管与安装槽之间不会留缝隙，减少缝隙产生的热阻，提高散热性能；

5、水冷管经过三次挤压步骤后形成为截面为d型的管道，d型的平面部分(也即水冷管被挤压成型的平面)不会凹陷，稍微加工后可以作为与热源接触的热源面，增大了与热源的接触面积，同时提高了压管质量，避免水冷管被挤压变形而影响散热性能甚至报废。

附图说明

图1为本发明的水冷板制造方法中所使用到的水冷板、第一压板、第二压板以及第三压板的结构示意图；

图2为图1所示的水冷板的剖视图，其中，水冷板已经压装于基板上；

图3为图2所示的水冷板的局部放大图；

图4为图1所示的第一压板的剖视图，其中，第一压板的第一成型槽与水冷管接触；

图5为图4所示的第一压板中的局部放大图；

图6为图1所示的第二压板的剖视图，其中，第二压板的第一成型槽与经第一压板挤压的水冷管接触；

图7为图6所示的第二压板中的局部放大图；

图8为为图1所示的第三压板的剖视图，其中，第三压板的成型面与经第二压板挤压的水冷管接触；

图9为图8所示的第三压板中的局部放大图。

图中：1、水冷板；11、基板；111、安装槽；12、水冷管；121、直线段；122、弧形段；123、水冷接头；2、第一压板；21、第一成型槽；3、第二压板；31、第二成型槽；311、斜面；4、第三压板；41、平面。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参见图1，示出了本发明所提及的水冷板1，该水冷板1包括基板11以及水冷管12，基板11的热源面开设有与水冷管12的具体形状相适配的安装槽111，该安装槽111的截面呈弧形，水冷管12的截面形状为圆形或椭圆形，且该水冷管12嵌设于安装槽111中，为提高散热性能，在本实施例当中，水冷管12包括若干直线段121以及若干弧形段122，若干直线段121之间平行并间隔设置，弧形段122的两端分别与相邻直线段121的端部连接，以使水冷管12形成为一根连续的管段，这样设置，可使水冷管12遍布于基板11，从而使冷却液体能够遍历基板11，利于加速传递热量，提高散热性能，另外，水冷管12的进口端以及出口端均焊接有水冷接头123，以方便与外部的水源装置或换热装置连接，安装时，水冷接头123配置在基板11之外，以方便将水冷管12安装于基板11上，并便于使水冷管12的局部管壁与安装槽111的槽壁贴合，从而利于减小热阻，进一步提高散热性能。

本发明一较佳实施的水冷板制造方法，包括以下步骤：

s1、提供基板11以及水冷管12，水冷管12的截面为圆形或椭圆形，基板11具有安装槽111，安装槽111的截面呈弧形，将水冷管12配置于安装槽111；

s2、提供如图4所示的第一压板2，该第一压板2的成型面开设有与水冷管12的形状相适配的第一成型槽21，第一成型槽21的截面为弧形，如图4以及图5，将第一成型槽21与水冷管12的局部贴靠，接着通过第一压板2对水冷管12进行挤压，以将水冷管12的局部压入安装槽111内，压入到位后，卸除第一压板2；在该步骤当中，由于利用截面为弧形的第一成型槽21与水冷管12接触，挤压时，在第一压板2的挤压作用下，水冷管12的局部被压入安装槽111的同时，水冷管12被挤压成截面为椭圆形的结构，可避免水冷管12的外表面被挤压形成局部凹陷。

s3、提供如图6所示的第二压板3，第二压板3的成型面开设有第二成型槽31，第二成型槽31具有一对相对设置的倾斜面311，一对倾斜面311之间的水平间距沿重力方向逐渐增大或减小，如图6以及图7所示，将第二成型槽31的一对倾斜面311与经第一压板2挤压后的水冷管12的两侧贴靠，接着通过第二压板3对水冷管12进行挤压，以将水冷管12的局部或全部压入安装槽111中，使得水冷管12与安装槽111的槽壁相对的管壁部分能够与槽壁贴合，压入到位后，卸除第二压板3；在该步骤当中，只有第二成型槽31的一对倾斜面311能够与被第一压板2挤压后的水冷管12的两侧接触，使得该水冷管12位于其两侧的中间部分不会与第二成型槽31接触，如图7所示，第二压板3作用于水冷管12的作用力的方向与重力方向倾斜，挤压时，以倾斜面311与水冷管12的相切点为锚点，使水冷管12的管壁顺着安装槽111压入该安装槽111内，可以使水冷管12与安装槽111的槽壁相对的管壁部分能够与槽壁贴合，同时，可较好地防止水冷管12位于其两侧的中间部分(该中间部分即为下述提及的水冷管12被挤压成型的平面的局部或全部)凹陷，减小热阻，进一步提高散热性能。

s4、提供如图8所示的第三压板4，第三压板4的成型面为平面41，如图8以及图9所示，将第三压板4的成型面与水冷管12对准，接着通过第三压板4对水冷管12进行挤压，以将水冷管12与第三压板4的成型面接触的一面挤压成如图2以及图3所示的平面，该水冷管12被挤压形成的平面可以作为热源面与热源接触，因该热源面为平面，使得该热源面能够与热源较好地贴合，增大了接触面积，热阻较小，从而提高了散热性能。

更具体的是，在s3步骤当中，利用第二压板3将水冷管12的局部压入安装槽111中；在s4步骤当中，利用第三压板4将水冷管12的全部压入安装槽111中，同时使水冷管12与第三压板4的成型面接触的一面挤压成平面。

更具体的是，第一压板2的成型面、第二压板3的成型面以及第三压板4的成型面均为方向朝下的底面，也即第一压板2、第二压板3以及第三压板4对水冷板1施加的作用力均是朝下的，相对应地，在s3步骤当中，一对倾斜面311之间的水平间距沿重力方向逐渐增大。

当第一压板2的成型面、第二压板3的成型面以及第三压板4的成型面均为方向朝上的顶面时，与之相对应地，在s3步骤当中，一对倾斜面311之间的水平间距沿重力方向逐渐减小。

更具体的是，基板11开设有安装槽111的一面为热源面，水冷管12被挤压成型的平面(即水冷管12的热源面)与基板11的热源面处于同一水平面，这样，能够使基板11的热源面和水冷管12被挤压成型的平面同时与热源接触，增大了水冷板1与热源的接触面积，可进一步提高散热性能。当然，在其他实施方式当中，也可以只使基板11的热源面或水冷管12被挤压成型的平面中的任意一者与热源直接接触，只要能够将热源的热量传递至外部而对热源起到散热作用即可。

继续参见图7，一对倾斜面311之间的夹角a为140°-150°，通过将一对倾斜面311之间的夹角a控制在合理的范围内，可使经过第二压板3的挤压作用的水冷管12能够较好地与安装槽111贴合，避免水冷管12与安装槽111之间形成缝隙，从而减小热阻，同时，也可以避免水冷管12形成凹陷。

夹角a优选为145°，在该角度内，能够使经过第二压板3挤压后的水冷管12与安装槽111之间无缝隙，热阻小，散热性能更好。

更具体的是，第一压板2的成型面、第二压板3的成型面以及第三压板4的成型面均为方向朝下的底面，第二成型槽31的截面形状为倒v型；第一压板2的成型面、第二压板3的成型面以及第三压板4的成型面均为方向朝下的顶面，第二成型槽31的截面形状为v型。

更具体的是，第一压板2、第二压板3以及第三压板4均通过压力机作为动力源进行施压。该压力机具体可以为液压压力机或气压压力机。

本发明的水冷板制造方法具有以下优点：

1、不需要进烤炉直接用机械压紧，将焊接工序改为压管工艺，达到节能减排的目的；

2、压管方法相较于焊接的方法，减少了散热系数低的焊膏层，将水冷管12直接嵌设在基板11上，降低了系统的热阻，进一步提高了散热性能；

3、从成本上考虑，焊膏价格昂贵，传统使用焊接方式制备出来的水冷板1需要使用大约1公斤的焊膏，使用压管工艺则减少了焊膏的使用，降低了成本；

4、水冷管12经过三次压紧，每次下压一小部分，而不是一次挤压到位，保证水冷管12可以内嵌在基板11的安装槽111中，使水冷管12与安装槽111之间不会留缝隙，减少缝隙产生的热阻，提高散热性能；

5、水冷管12经过三次挤压步骤后形成为截面为d型的管道，d型的平面部分(也即水冷管12被挤压成型的平面)不会凹陷，稍微加工后可以作为与热源接触的热源面，增大了与热源的接触面积，同时提高了压管质量，避免水冷管12被挤压变形而影响散热性能甚至报废。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。