1. 前言:
均温板因其在导热方面的二维特性,适用于用于狭小空间高热流密度电子元器件散热,如笔记本电脑、电脑工作站和网路服务器,特别是5G时代的手机,其特点是结构更小巧,功能更强大,工作元件的发热量更高,因此需要更高效率的热传导方式,因而均温板将在5G时代有更广阔的市场。
2. 工艺分析:
均温板的材质为铜合金,在两片合体扩散焊周边后,注入纯水或冷媒,然后抽真空并封装,通过焊机将水口处点焊密封后再剪裁至需要的形状。其工艺特点是保持均温板腔体的真空状态、并保证纯水或冷媒的无泄漏,因此需要焊接设备能在较短时间内将水口处铜合金加热至塑性状态,并在压力的作用下形成稳固的焊点,形成结合面,以保证腔内的真空状态和冷媒的无泄漏,同时保证在后续剪裁后仍能保证腔体的整体耐压检测。
均温板水口焊接需要形成接头,而且在密封状态下形成接头,因此只能选电阻焊接设备,目前市场上的电阻焊接设备主要有交流焊机和直流焊机,铜合金的本身的导电率和导热很高,因此需选用中频逆变直流焊接设备,直流输出、焊接时间短促且可控,其特点适用于铜合金的电阻焊接,电极并采用专用的钨钼电极,以增大发热量加速焊点的形成。
3. 案例分析:
例:某5G手机用均温板,材质:磷铜合金,厚度:0.14mm/0.22mm,水口宽度为1.8mm,焊接要求(实验室检测数据保密),现场检测为:冷媒无泄漏,油煮150度10分钟无冒泡,60度热水中导热手感明显。
3.1采用机型:中频直流自动焊接专机ADB-110
3.2 焊接工艺调试:
设备采用安嘉ADB-110中频直流自动焊接专机,电极为镶钨电极,配以自动平移机构,一次装夹多组工件,自动焊接完成;
焊机调整主要参数有三项:焊接压力、焊接电流及焊接时间,由于水口为圆柱状,因此电极采用矩形端面,利于密封成形;本案的材料有两个特点:
1.导电率和导热率比较高,电阻加热难以达到熔点;
2.合金铜有淬硬倾向,温升后易产生细微裂纹;在调整工艺参数时既要达到熔化或塑性状态,又要控制温升和热影响区,因为细微的裂纹或瞬间的气孔都会导至破真空,所以参数调整关键是温度场的控制。
铜在高温状态下易产生多孔组织,因此焊接压力相对于常规情况要加的更大些;焊接时间需求相对短些,直流焊机的热率高的特点就发挥出来了,80-120ms的时间足以产生熔接区域;焊接电流的调整从小往大逐次增加,以产生铜水溢出为极限,最大限度的输入热量;电极选用镶钨钼电极,以实现迅速加热达到塑性或熔化状态,在连续生产时钨钼电极的发热需要采用强水冷将其热量散走,否则会引起氧化及形成化合物导致粘连;将焊接三要素整体匹配调整至最佳参数,同时考虑到自动平移焊接的效率相当高,采用整体取放、逐次焊接可以大大提高设备利用率,再加上两套夹具循环使用,人机均无停留,多产线使用可以满足5G手机海量的产能需求。
3.3焊接参数确认:
3.4工件现场测试:
60度热水中导热手感明显;入150度油中煮10分钟无冒泡。
测试结论:满足产品要求,达到密封效果,冷媒内腔冷蒸发冷凝正常,散热效能良好。
4.结语
通过对均温板水口的焊接测试,在使用中频直流焊机和合理工艺情况下,焊接后均能达到技术要求,是理想的焊接设备,使得异形均温板能以任何形状用于产品中,同时对于5G时代庞大的均温板需求,这一焊接工艺解决了产能瓶颈。
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