插片式流体换热器的制造方法
【专利摘要】一种在机理上区别于热管散热器的能够利用半导体集成模块工作热量推动工质在循环管路中相变换热的插片式流体换热器的制造方法，采用仅在铝质零件表面焊接部位进行涂覆激光改性的工艺，替代现行将零件浸入在化学镍液中电镀改性的工艺，达到全程工艺环保与节约贵金属之目的，适用于大功率半导体温差器件、电源、功放、红外、激光、雷达发生器等工作热量大，热量密度高的换热器的制造。
【专利说明】插片式流体换热器的制造方法
所属【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种流体换热器制造方法，尤其是管路穿插在散热翅片中能够利用半导体集成模块的工作热量作为动力源推动流体工质相变循环换热的插片式流体换热器的制造方法。
【背景技术】
[0002]目前，利用半导体集成模块的工作热量作为动力源推动插片式流体传热起源于热管散热器，每根热管作为传热元件垂直穿插在散热翅片中，热管内工质是由热端接受热量通过轴向蒸发传热，经散热翅片热交换凝露变成热管冷端后，由径向吸收液体，利用虹吸力与重力按来路回流，构成工质在管内进行轴径循环，因这种循环方式回流慢，工质量少，基本上是利用流体传热，相变量很少，几无换热能力，热量主要还是通过良导热固体制成的散热翅片进行交换，因此被后来名副其实的流体换热器所取代，流体换热器内工质是在换热源处由蒸发管接受热量通过轴向实现蒸发，进入插在散热翅片中的冷凝管进行热交换，冷凝后由管壁聚集汇流成液体，由回流管通过节流阀进入蒸发管换热源处再接受热量，构成循环管路，工质在循环管路中进行单向循环，管路路线长回流快，可串并联，数倍提高工质量，通过工质配方，增大工质发生相变的比例，流体相变换热与散热翅片换热两者能力是匹配的，数倍提高换热能力，对提高大功率半导体集成模块的功效起到不可替代的作用，但是，其中散热翅片采用厚度为0.1-0.4mm铝质薄板，为了具备快速传热的能力，热管垂直或以一定角度倾斜穿插在散热翅片侧面的装配圆孔中相互焊接，散热翅片的底折面与换热底板散热面相互焊接，换热底板采用厚度为2.5mm以上纯铝板,然铝质散热翅片与换热底板的表面不具备群焊性，需先将铝质零件浸入在化学镍液中，使之全部表面由强离子普镀8一 16毫微米镍层而进行材料改性，然后才能在回流焊中实现焊接成器，实际参与焊接的表面仅占全部表面的58 %，90 %以上的改性不为必要，用少费多，热量是通过表面交换的，镍比铝换热速率慢，似覆盖一层热阻膜具屏障性，更为重要的是化学镍电镀工艺不符合环保要求，必须逐步摈弃。
【发明内容】
[0003]为了避免现有流体换热器制造存在电镀工艺以及贵金属浪费量大的弊端，本发明一种仅在铝质零件表面焊接部位进行涂覆激光改性的工艺，即将需焊接部位设计成图案，采用打印喷料的方法，使焊接部位表面按照设计图案涂覆合金焊料，涂覆可分一次或两次，通过激光扫描与热回流扫描方式，仅使在设计图案涂层范围内，在接受激光与回流高温过程中，发生氧化还原反应，破坏铝表面稳固的氧化层形成合金参渗与合金表膜而致使的局部改性，合金表膜比化学镍电镀更具良传导性的焊接基础，达到更易焊接成器之目的。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种与半导体集成模块导热面紧密结合并利用其工作热量驱动管路内工质相变循环流体换热器的制造方法，以铝质材料制成的散热翅片、换热底板作为零件，首先需要将相互焊接的部位设计成图案，采用数控喷涂的方法，使铝质焊接部位表面按照设计图案涂覆粥样合金焊料，涂覆的合金焊料配方不同，可分一次或两次，一次性涂覆料兼顾参渗与表膜，二次涂覆料分为一次偏重参渗二次偏重成膜，然后对厚度小于0.5mm的薄板通过激光扫描的方式，脉宽调控激光能量强度，激光仅扫描涂覆层，穿过涂覆层与铝表面氧化层，使设计图案涂层范围内，在接受激光高温过程中，发生急剧的氧化还原反应形成合金参渗与合金表膜而致使的局部改性，瞬间完成材料改性并由此实现可焊性，对厚度大于2.5_纯铝板制作的换热底板，除采用激光外也可采用回流高温化学改性，零件备好后按照结构要求进行装配，即将散热翅片平行排布，冷凝管路轴向垂直或以一定角度倾斜穿插在散热翅片的装配圆孔中，蒸发管路轴向垂直或以一定角度倾斜安放在散热翅片的拱形通道内，改性的散热翅片底折面对准换热底板散热面改性部位，并在上述两两装配的间隙中或间隙料斗中施加含有助焊剂的粥样钎焊料，完成装配施加钎焊料后，放入定型夹具中，通过回流焊，使蒸发管外表面与拱形通道内侧面相互焊接，冷凝管路外表面与装配圆孔内侧面相互焊接，散热翅片的底折面与换热底板散热面相互焊接，制成可利用半导体集成模块工作热量进行换热的流体换热器，由此完成插片式流体换热器的制造方法。
[0005]本发明的有益效果是使流体换热器制造过程中彻底脱离电镀工艺，全程工艺实现环保，大量节约贵金属，产品报废后，便于产品中各成份分离，重新利用，利于有色金属形成循环经济，大幅度降低产品成本，尤其适用于大功率半导体温差器件、电源、功放、红外、激光、雷达发生器等工作热量大，热量密度高的换热器的制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0007]图1为本发明实施例零件示意。
[0008]图2为本发明实施例装配示意。
[0009]图中:1.散热翅片2.换热底板3.改性部位4.装配圆孔5.环形箍6.斗料窝7.拱形通道8.开口箍9.底折面10.冷凝管11.蒸发管
【具体实施方式】
[0010]图1所示为本发明实施例的零件，展开的铝质散热翅片I装配面上与换热底板2散热面上，首先需要将相互焊接的部位设计成图案，并编程输入到数控喷涂机中，把粥样镍焊料作为喷料，调好喷料量，按照设计图案喷涂到铝质需要焊接的改性部位3表面上形成涂覆层，图中以涂灰所示，涂覆的焊料由氧化还原剂及其强度、催化剂、镍银颗粒目数按一定配方调制，不同涂层配方不同，一次性涂覆料配方兼顾参渗与表膜的形成，称为混配，一般用于换热底板回流高温化学改性，二次涂覆料分为一次配方偏重于合金参渗的形成，二次配方偏重于合金膜的形成，称为层配，一般用于散热翅片激光高温改性，清洗露出改性表面后，散热翅片进行机加工，将装配圆孔4拉伸出环形箍5，改性面向内，在环形箍上方冲压出外大内小的斗料窝6，将拱形通道7拉伸出开口箍8，改性面向内，散热翅片底部折出宽3mm直角底折面9，改性面向外，零件备好进行装配，由此完成零件的制备。
[0011]图2所示为本发明实施例的装配，按照结构要求即将散热翅片I平行排布，冷凝管10路轴向垂直或以一定角度倾斜穿插在散热翅片的装配圆孔4中，并向斗料窝6中施加含有助焊剂的粥样钎焊料，蒸发管11路轴向垂直或以一定角度倾斜安放在散热翅片的拱形通道7内，放入散热翅片定型夹具中，蒸发管与拱形通道两者间隙、改性的散热翅片底折面9、换热底板散热面改性部位3，通过波峰焊施加焊料，最后，散热翅片夹具与换热底板2弹性联结，通过回流焊，使冷凝管路外表面与装配圆孔环形箍5内表面相互焊接，蒸发管外表面与拱形通道开口箍8内表面相互焊接，散热翅片的底折面与换热底板散热面相互焊接，避免各种间隙造成的热阻，形成一体化良导热的装配，适用于批量生产，由此制成可利用半导体集成模块工作热量进行换热的插片式流体换热器的制造方法。
【权利要求】
1.一种与半导体集成模块导热面紧密结合并利用其工作热量驱动管路内工质相变循环的插片式流体换热器的制造方法，其特征是以铝质材料制成的散热翅片、换热底板作为零件，首先需要将相互焊接的部位设计成图案，采用数控喷涂的方法，使铝质焊接部位表面按照设计图案涂覆粥样合金焊料，涂覆的合金焊料配方不同，可分一次或两次，一次性涂覆料兼顾参渗与表膜，二次涂覆料分为一次偏重参渗二次偏重成膜，然后对厚度小于0.5mm的薄板通过激光扫描的方式，脉宽调控激光能量强度，激光仅扫描涂覆层，穿过涂覆层与铝表面氧化层，使设计图案涂层范围内，在接受激光高温过程中，发生急剧的氧化还原反应形成合金参渗与合金表膜而致使的局部改性，瞬间完成材料改性并由此实现可焊性，对厚度大于2.5mm纯铝板制作的换热底板，除采用激光外也可采用回流高温化学改性，零件备好后按照结构要求进行装配，即将散热翅片平行排布，冷凝管路轴向垂直或以一定角度倾斜穿插在散热翅片的装配圆孔中，蒸发管路轴向垂直或以一定角度倾斜安放在散热翅片的拱形通道内，改性的散热翅片底折面对准换热底板散热面改性部位，并在上述两两装配的间隙中或间隙料斗中施加含有助焊剂的粥样钎焊料，完成装配施加钎焊料后，放入定型夹具中，通过回流焊，使蒸发管外表面与拱形通道内侧面相互焊接，冷凝管路外表面与装配圆孔内侧面相互焊接，散热翅片的底折面与换热底板散热面相互焊接，由此完成插片式流体换热器的制造方法。
2.根据权利要求1所述的插片式流体换热器的制造方法，其特征是:在展开的铝质散热翅片I装配面上与换热底板2散热面上，首先需要将相互焊接的部位设计成图案，并编程输入到数控喷涂机中，把粥样镍银焊料作为喷料，调好喷料量，按照设计图案喷涂到铝质需要焊接的改性部位3表面上形成涂覆层，图中以涂灰所示，涂覆的焊料由氧化还原剂及其强度、催化剂、镍银颗粒目数按一定配方调制，不同涂层配方不同，一次性涂覆料配方兼顾参渗与表膜的形成，称为混配，一般用于换热底板回流高温化学改性，二次涂覆料分为一次配方偏重于合金参渗的形成，二次配方偏重于合金膜的形成，称为层配，一般用于散热翅片激光高温改性，清洗露出改性表面后，散热翅片进行机加工，将装配圆孔4拉伸出环形箍5，改性面向内，在环形箍上方冲压出外大内小的斗料窝6，将拱形通道7拉伸出开口箍8，改性面向内，散热翅片底部折出宽3mm直角底折面9，改性面向外，由此完成零件的制备。
3.根据权利要求1所述的插片式流体换热器的制造方法，其特征是:按照结构要求即将散热翅片I平行排布，冷凝管10路轴向垂直或以一定角度倾斜穿插在散热翅片的装配圆孔4中，并向斗料窝6中施加含有助焊剂的粥样钎焊料，蒸发管11路轴向垂直或以一定角度倾斜安放在散热翅片的拱形通道7内，放入散热翅片定型夹具中，蒸发管与拱形通道两者间隙、改性的散热翅片底折面9、换热底板散热面改性部位3，通过波峰焊施加焊料，最后，散热翅片夹具与换热底板2弹性联结，通过回流焊，使冷凝管路外表面与装配圆孔环形箍5内表面相互焊接，蒸发管外表面与拱形通道开口箍8内表面相互焊接，散热翅片的底折面与换热底板散热面相互焊接，形成一体化良导热的装配，由此制成可利用半导体集成模块工作热量进行换热的插片式流体换热器的制造方法。
【文档编号】B23K1/20GK103817391SQ201410082807
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】吴鸿平, 卢红龙 申请人:吴鸿平, 卢红龙