一种冷板组件的焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种冷板组件的焊接方法，该冷板组件包括冷板基体、冷板盖体、热弯管和导热指，该焊接方法包括以下步骤：1)镀镍：在冷板基体的第一凹槽内、冷板盖体的第二凹槽内、热弯管的中间部位、热弯管的每一端、每个导热指分别镀上一层镍层；2)涂锡：在步骤1)中的每个所述镍层上分别涂上一层焊锡膏；3)装配：将热弯管嵌装到冷板基体的第一凹槽内和冷板盖体的第二凹槽内，将热弯管的两端分别嵌装到一导热指内，从而形成冷板装配体；4)加热：将步骤3)的冷板装配体放入回流焊炉内进行回流焊。本发明专利技术通过对冷板组件进行镀镍和涂锡表面处理，使其上的金属件可以采用低温的锡铅焊料进行焊接，保证其导热性能及焊接质量。

A welding method of cold plate assembly

The invention discloses a welding method of a cold plate assembly, which comprises a cold plate base, a cold plate cover body, a hot bend and a heat conduction finger. The welding method comprises the following steps: 1) nickel plating: a layer of nickel is respectively plated in the first groove of the cold plate base body, the second groove of the cold plate cover body, the middle part of the hot bend pipe, each end of the hot bend and each heat conduction finger; 2) tin coating: Each nickel layer in step 1) is respectively coated with a layer of solder paste; 3) assembly: the hot bend is embedded in the first groove of the cold plate base and the second groove of the cold plate cover body, and the two ends of the hot bend are respectively embedded in a heat conduction finger to form the cold plate assembly body; 4) heating: the cold plate assembly body in step 3) is put into the reflow soldering furnace for reflow soldering. Through the surface treatment of nickel plating and tin coating on the cold plate assembly, the metal parts on the cold plate assembly can be welded with low-temperature tin lead solder to ensure the thermal conductivity and welding quality.

【技术实现步骤摘要】
一种冷板组件的焊接方法
本专利技术属于焊接
，更具体地，涉及一种冷板组件的焊接方法。
技术介绍
参照图1a、图1b,冷板组件是热控模块中一个重要零部件，冷板组件的冷板基体和冷板盖体内嵌热弯管，热弯管连接TR模块背部及导热指，冷板基体与热弯管、热弯管与导热指必须完全无缝可靠连接，有效地较少接触热阻，保证良好的传热效果。冷板组件对焊接质量及结构尺寸精度要求较高。目前冷板组件焊接面临的问题：1)因为冷板组件整体呈三维空间结构，尺寸精度要求高，冷板焊后需保证其线性尺寸公差、角度和厚度，对焊接装配和焊接变形的控制要求较高。2)因为冷板组件的关键件热弯管材质特殊，热弯管表面是壁厚仅0.8mm厚的铜，铜管内部的相变材料耐温不能超过220℃，而冷板基体材质为铝。铝和铜之间若采用常规焊接，熔点至少600℃，远超过热弯管承受范围。而目前市面上常用的冷板焊接主要有真空钎焊。真空钎焊是在真空密封炉中，进行抽真空后在真空环境下辐射加热，通过低于母材熔点的焊料融化把不同的母材连接在一起的焊接方式。真空钎焊接时对炉内真空度、温度曲线的精确度和炉内有效加热范围内的灵敏度要求高，对零件的机械加工精度要求高，一般只进行同种材料的金属的焊接。真空炉中钎焊是用辐射的方式将热量传到零件上，加热时间较长，一般焊接程序是预抽真空、加热、抽真空，保温，降温等，焊接时间长一般为4～6个小时，生产成本高。真空钎焊时为保证真空度，不能焊接易挥发物质，否则加热时易挥发物质会污染炉内加热元件，积累到一定程度导致炉内真空度差，加热元件需更换，否则不能保证焊接时焊料的有效熔化和完全铺殿。因此真空钎焊方法存在加工成本高、生产周期长的特点，不适合本公司产品铝-铜冷板组件的焊接成形。必须采用一种高效、质量可控、低成本的焊接方法来保证冷板组件的成形。3)若采用熔点为183℃的锡铅焊接，首先铝件无法进行锡铅焊接，其次因为铝件和铜管表面易氧化，而一旦出现氧化层则无法进行焊接。4)因为锡铅焊接需要使用焊剂增加润湿性，但是如图1所示，热弯管同基板和导热脂之间均为密封空间，若采用常规锡铅焊锡膏，焊接过程中焊剂挥发却无法排出，势必导致大量的焊接空洞，使热弯管接触不良，最终影响散热。5)因为是采用锡铅焊料回流焊接纯金属结构件，其焊接曲线的设计完全不同于普通电路板的焊接，且焊接后的产品尺寸和表观质量要求很高，采用何种焊接方式保证产品的质量可靠性是个难题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种冷板组件的焊接方法，其通过对冷板组件进行镀镍和涂锡表面处理，使其上的金属件可以采用低温的锡铅焊料进行焊接，保证其导热性能。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种冷板组件的焊接方法，该冷板组件包括冷板基体、冷板盖体、热弯管和导热指，该热弯管的最高耐热温度不超过220℃并且该热弯管包括铝内管、装在该铝内管内部的相变材料及覆在该铝内管外侧的铜外管，该热弯管的每一端分别嵌装在一所述导热弯管内，此外，该冷板基体的一侧设置有用于嵌装该热弯管的第一凹槽，该冷板盖体用于盖合到该冷板基体上，并且该冷板盖体在对应于第一凹槽的位置设置有用于嵌装该热弯管的第二凹槽，每个导热指均外露于该冷板基体，其特征在于，该焊接方法包括以下步骤：1)镀镍：在冷板基体的第一凹槽内、冷板盖体的第二凹槽内、热弯管用于嵌入到第一凹槽和第二凹槽的部位的外表面、热弯管的每一端用于嵌入到导热指的部位、每个导热指用于与热弯管接触的部位分别镀上一层镍层；2)涂锡：在步骤1)中的每个所述镍层上分别涂上一层焊锡膏；3)装配：将热弯管嵌装到冷板基体的第一凹槽内和冷板盖体的第二凹槽内，将冷板基体和冷板盖体连接在一起，然后将热弯管的每端分别嵌装到一导热指内，从而形成冷板装配体；4)加热：将步骤3)的冷板装配体放入回流焊炉内进行回流焊。优选地，步骤1)中各个位置分别镀上的镍层的厚度为5μm±2μm。优选地，步骤2)中所述焊锡膏的焊剂的质量百分比为8.5％±1％，Sn的质量百分比为55.75％～57.01％，Pb的质量百分比为32.75％～33.49％，C19H29COOH的质量百分比为4％～6％，C10H20O3的质量百分比为1％～4％，C4H6O4的质量百分比为0.1％～0.3％，C7H7N3的质量百分比为0.05％～0.06％，并且上述各组分的质量百分比之和为100％。优选地，步骤2)中每个所述镍层上涂的焊锡膏的厚度不超过2mm，第一凹槽上的焊锡膏的长度比第一凹槽的两端各短0.5mm～1mm，第二凹槽上的焊锡膏的长度比第二凹槽的两端各短0.5mm～1mm。优选地，步骤4)中，冷板装配体先安装在焊接工装内，然后再放入回流焊炉内，所述焊接工装包括底座、支柱和盖板，所述底座上设置有用于容纳该冷板装配体的第三凹槽，该支柱可拆卸安装在该底座上，以用于对放入该第三凹槽内的冷板装配体进行初步限位，该盖板盖合在该底座上并与该底座可拆卸连接，以用于对放入该第三凹槽内的冷板装配体进行固定，此外，所述底座和盖板上均分布有便于冷板装配体在回流焊炉内进行对流换热的导热通孔。优选地，冷板装配体在焊接工装上安装完成后，采用高度尺从导热通孔处伸入到冷板盖体的外表面进行测量，以及采用塞尺在盖板与底座的间隙处测量，以保证热弯管的安装精度在预定范围内。优选地，采用高度尺的测量尺寸及塞尺的测量尺寸与设定尺寸的差值在±0.05mm以内。优选地，所述底座在对应于导热指的位置设置有多个刻度，以让各种规格的冷板组件的导热指进行对齐。优选地，步骤4)中回流焊炉内的温度控制如下：1)从室温经过120s～130s升温至120℃；2)从120℃经过75s～80s升温至180℃；3)从180℃经过150s～160s升温至峰值温度205℃～206℃；4)从峰值温度经过180s～190s冷却至室温。优选地，步骤4)中对冷板基体和冷板盖体上的螺钉孔采用硅橡胶进行封堵后再放入回流焊炉内。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本专利技术根据热弯管的最高耐热温度不超过220℃的情况和冷板基体及冷板盖体、导热指等安装结构件的情况，对它们进行表面处理镀镍，既防止了铝基板和铜热弯管的表面氧化，还解决了铝基板无法进行锡铅焊接的难题，在涂上一层焊锡膏后，使它们可以进行焊接，保证其导热性能；2)本专利技术采用焊剂含量较低的焊锡膏进行冷板组件的焊接，降低了焊接的空洞率，提高了热弯管的接触面积，增强了散热面积；3)本专利技术针对冷板组件的结构特点，在回流焊炉内设计出升温快(利于金属件的预热)、保温时间长(利于焊剂充分挥发)、峰值温度低、回流时间长(既保护热弯管内部的相变材料，又保证了较大的热容量)的焊接温度曲线，该温度曲线使冷板组件焊接充分，形成了可靠性良好的焊接合金层；4)本专利技术通过计算对焊锡膏的涂覆面积和厚度均进行了合理的控制，解决了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷板组件的焊接方法，该冷板组件包括冷板基体、冷板盖体、热弯管和导热指，该热弯管的最高耐热温度不超过220℃并且该热弯管包括铝内管、装在该铝内管内部的相变材料及覆在该铝内管外侧的铜外管，该热弯管的每一端分别嵌装在一所述导热弯管内，此外，该冷板基体的一侧设置有用于嵌装该热弯管的第一凹槽，该冷板盖体用于盖合到该冷板基体上，并且该冷板盖体在对应于第一凹槽的位置设置有用于嵌装该热弯管的第二凹槽，每个导热指均外露于该冷板基体，其特征在于，该焊接方法包括以下步骤：/n1)镀镍：在冷板基体的第一凹槽内、冷板盖体的第二凹槽内、热弯管用于嵌入到第一凹槽和第二凹槽的部位的外表面、热弯管的每一端用于嵌入到导热指的部位、每个导热指用于与热弯管接触的部位分别镀上一层镍层；/n2)涂锡：在步骤1)中的每个所述镍层上分别涂上一层焊锡膏；/n3)装配：将热弯管嵌装到冷板基体的第一凹槽内和冷板盖体的第二凹槽内，将冷板基体和冷板盖体连接在一起，然后将热弯管的每端分别嵌装到一导热指内，从而形成冷板装配体；/n4)加热：将步骤3)的冷板装配体放入回流焊炉内进行回流焊。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷板组件的焊接方法，该冷板组件包括冷板基体、冷板盖体、热弯管和导热指，该热弯管的最高耐热温度不超过220℃并且该热弯管包括铝内管、装在该铝内管内部的相变材料及覆在该铝内管外侧的铜外管，该热弯管的每一端分别嵌装在一所述导热弯管内，此外，该冷板基体的一侧设置有用于嵌装该热弯管的第一凹槽，该冷板盖体用于盖合到该冷板基体上，并且该冷板盖体在对应于第一凹槽的位置设置有用于嵌装该热弯管的第二凹槽，每个导热指均外露于该冷板基体，其特征在于，该焊接方法包括以下步骤：
1)镀镍：在冷板基体的第一凹槽内、冷板盖体的第二凹槽内、热弯管用于嵌入到第一凹槽和第二凹槽的部位的外表面、热弯管的每一端用于嵌入到导热指的部位、每个导热指用于与热弯管接触的部位分别镀上一层镍层；
2)涂锡：在步骤1)中的每个所述镍层上分别涂上一层焊锡膏；
3)装配：将热弯管嵌装到冷板基体的第一凹槽内和冷板盖体的第二凹槽内，将冷板基体和冷板盖体连接在一起，然后将热弯管的每端分别嵌装到一导热指内，从而形成冷板装配体；
4)加热：将步骤3)的冷板装配体放入回流焊炉内进行回流焊。


2.根据权利要求1所述的一种冷板组件的焊接方法，其特征在于，步骤1)中各个位置分别镀上的镍层的厚度为5μm±2μm。


3.根据权利要求1所述的一种冷板组件的焊接方法，其特征在于，步骤2)中所述焊锡膏的焊剂的质量百分比为8.5％±1％，Sn的质量百分比为55.75％～57.01％，Pb的质量百分比为32.75％～33.49％，C19H29COOH的质量百分比为4％～6％，C10H20O3的质量百分比为1％～4％，C4H6O4的质量百分比为0.1％～0.3％，C7H7N3的质量百分比为0.05％～0.06％，并且上述各组分的质量百分比之和为100％。


4.根据权利要求1所述的一种冷板组件的焊接方法，其特征在于，步骤2)中每个所述镍层上涂的焊锡膏的厚度不超过2mm，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦钢，皮华辉，刘祚全，刘冬洋，刘轩宇，
申请(专利权)人：湖北三江航天险峰电子信息有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42