一种异质内置式微小通道冷板及其成型方法技术

本发明专利技术公开了一种内置式微小通道冷板及其成型方法，所述冷板包括底板和盖板，包括如下步骤：S1：根据底板的外形尺寸定位主流道的起始位置，采用切削加工的方式形成主流道；S2：将散热材料片通过模具冲压成型方法制得具有设计的间距、厚度和高度的散热片组。本发明专利技术中，通过采用模具成型的方法加工散热片组实现了微小尺寸散热齿的低成本、高效加工，其加工效率大为提高，缩短了制造周期，降低了生产成本；通过采用线切割或激光切割等微应力或无应力加工方式加工散热片组的外形能够防止散热片组由于装夹和加工引起的变形，保证零件外形尺寸精度，提高了零件的装配精度。提高了零件的装配精度。提高了零件的装配精度。

【技术实现步骤摘要】
一种异质内置式微小通道冷板及其成型方法


[0001]本专利技术涉及雷达电子模块热管理
，更具体涉及一种内置式微小通道冷板及其成型方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术向小型化、高密度、集成化方向发展，高组装密度的大功率芯片在新一代有源相控阵雷达收/发模块中得到越来越大量的应用，而这些高集成化、高性能器件随着工作频率的提高，其功率密度也会急剧上升,极限热流密度已经超过100W/cm2，传统的单通道液冷技术满足不了电子器件的散热需求。为了强化发热电子器件位置的散热效果，可以通过壳体腹板内的翅片组将热量传递给冷却液，冷却液通过串并联结合的水道将热量带走而进行局部强化散热。在矩形流道中，翅片深度越大、深宽比越大，其散热效率也越大。常规散热齿厚一般不大于3mm,散热齿间距一般不大于3mm。然而，随着电子器件对冷板散热能力需求的不断提高，设计需不断增加翅片组散热表面，导致翅片组散热齿的间距不断减小、深宽比不断增大，齿间距达到1mm，散热齿高度达5mm以上,通道深宽比达5:1以上。一般将单个通道水流直径在1mm
‑
6mm的称为微小通道。
[0003]目前，微小通道的主要的加工方法是铣削。新一代雷达电子装备通常由成千上万个通道的收/发模块组成，按照一个通道上对应一个微小通道冷板计算，系统中微小通道数量也会是成千上万个。工程上必须解决传统微小通道加工方法在批量应用时存在的不足：
[0004](1)效率低下：翅片区域只能采用小直径刀具、小切深加工策略，加工效率低，难以满足小批量生产的要求；<br/>[0005](2)成本昂贵：单个翅片加工费用在百元左右，一部雷达中翅片加工费用在数十万到上百万，不利于产品成本控制；
[0006](3)耐蚀性差：从强度、散热考虑，电子模块壳体材料一般选择锻造铝合金，而该类铝合金耐蚀性相对较差，大面积、长时间与冷却液接触，存在腐蚀隐患。
[0007]现有专利公告号为CN113001120A的专利文献公开了一种一种冷板内部流道结构的加工方法及应用，加工方法包括以下步骤：S1、在冷板的侧壁钻预孔，根据预孔采用切削加工方式形成流道；S2、在流道的两端焊接堵头，所述堵头与冷板采用相同材质，焊接方式采用银钎焊或激光焊接或氩弧焊。其流道加工先进行切削加工再进行焊接，一方面相对于拆分零件为两半再组件焊接的方式，其工艺流程更为简化，节约生产周期，另一方面对焊接设备要求相对较低，降低了制造难度，具有更广泛的应用范围，与现有广泛采用的加工方式相比，其效率大为提高，成本也相应降低。
[0008]但是预孔采用切削加工方式形成流道，在导致翅片组散热齿的间距不断减小、深宽比不断增大的背景下，即翅片组散热齿的齿间距达到1mm时，翅片组散热齿深宽比大于等于5:1时，只能通过人工进行加工，在如此狭窄的空间内不仅下料困难，而且会出现倒齿的现象，无法保证加工精度及效果。
[0009]现有专利公告号为CN110631386A的专利文献公开了一种微通道板翅式热交换器
及成型、组装方法，此种散热器通道的直径当量为0.01～1mm。该微通道板翅式热交换器结构主要由上肋片板、下肋片板、封条、翅片组成。在下肋片板上按波形对齐装上翅片及上肋片板(翅片波形会有多种形式，但始终保持第一肋片和第二肋片置于翅片波形上表面和下表面的凹陷处)，然后在翅片两端装上封条，最后通过多层叠加焊接形成热交换器。在装配好后，上肋片板、下肋片板及翅片之间便会形成间隙，该间隙不是直接加工出来的，不需要采用先进的高科技加工工艺手段来加工，其组成零件上肋片板，下肋片板，封条，翅片均可用传统的机械加工及冲压工艺加工成型，可按传统板翅式热交换器的加工工艺手段进行工业化大规模生产，大大降低生产成本。
[0010]但是此专利公开的通过装配和层叠焊接成型的流道直径为0.01～1mm，属于微流道的范畴。大批量应用微流道散热器会带来巨大的供液压力，在雷达电子装备中不具有适装性。同时，该专利技术流道成型方法存在焊接焊料预置困难，单个肋片刚度不足，装配间隙大，从而导致界面热阻增大的问题。此外，公开的流道成型材料的2/3为本体材料，对于雷达电子模块来讲，用于成型的本体材料耐蚀性差，不能有效解决材料耐蚀问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术所要解决的技术问题在于，如何提高内置式1～6mm宽度微小通道冷板翅片的生产效率。
[0012]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种异质内置式微小通道冷板的成型方法，所述冷板包括底板和盖板，包括如下步骤：
[0013]S1：根据底板的外形尺寸定位主流道的起始位置，采用切削加工的方式形成主流道；
[0014]S2：将散热材料片通过模具冲压成型方法制得具有设计的间距、厚度和高度的散热片组；
[0015]S3：采用微应力或无应力加工方式，将散热片组的外形加工成微通道组的外形；
[0016]S4：将成型有主流道的底板、微通道组、盖板进行精密组装焊接形成微通道冷板；
[0017]所述模具冲压成型方法包括根据散热片组成型间距设计分体式高精密成型凹模和高刚度凸模，采用数控翅片成型机加工散热片组。
[0018]通过采用模具成型的方法加工散热片组实现了微小尺寸散热齿的低成本、高效加工，其加工效率大为提高，缩短了制造周期，降低了生产成本；通过采用线切割或激光切割等微应力或无应力加工方式加工散热片组的外形能够防止散热片组由于装夹和加工引起的变形，保证零件外形尺寸精度，提高了零件的装配精度。
[0019]该成型方法相较于典型的微通道成型方法相比，其将散热片组独立加工，并通过模具冲压成型方法加工成齿间距达到1～6mm的散热翅片，并将其安装至主流道中，避免了现有技术中散热片组与主流道在切削过程中一体成型中出现下料困难和倒齿的技术问题，制造周期可以缩短约70％，制造成本约节省80％以上。
[0020]作为优选的技术方案，所述散热材料片为铝合金材质，所述散热片组的高度h2＝h1
‑
t，其中h1为主流道的深度，t为焊片厚度，所述散热片组为异形翅片，所述主流道为S型，通过异形翅片与S型主流道的结合，可实现1～6mm的散热翅片的大面积散热，提高了冷板散热效率。
[0021]作为优选的技术方案，所述S4中底板、微通道组、盖板的精密组装方法包括以下步骤：
[0022]s1)根据主流道和微通道组的外形，采用激光加工或磨具冲裁的方法剪裁焊片；
[0023]s2)将底板、微通道组、盖板和焊片进行酸、碱洗、热水清洗并烘干；
[0024]s3)将清洗干净的焊片利用侧面定位台阶装配到主流道底部散热片组的位置；
[0025]s4)将清洗干净的一体成型微通道组利用侧面定位台阶装配到主流道内；
[0026]s5)将清洗干净的焊片利用侧面定位台阶装配到微通道组上面，然后装配上盖板；
[0027]s6)将装配好的零件进行焊接成型。
[0028]通过精密装配方法可实现微通道组与主流道的精密定位组装设计，实现大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质内置式微小通道冷板的成型方法，所述冷板包括底板(1)和盖板(2)，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据底板(1)的外形尺寸定位主流道(3)的起始位置，采用切削加工的方式形成主流道(3)；S2：将散热材料片通过模具冲压成型方法制得具有设计的间距、厚度和高度的散热片组(4)；S3：采用微应力或无应力加工方式，将散热片组(4)的外形加工成微通道组(5)的外形；S4：将成型有主流道(3)的底板(1)、微通道组(5)、盖板(2)进行精密组装焊接形成微通道冷板；所述模具冲压成型方法包括根据散热片组(4)成型间距设计分体式高精密成型凹模和高刚度凸模，采用数控翅片成型机加工散热片组(4)。2.根据权利要求1所述的一种异质内置式微小通道冷板的成型方法，其特征在于，所述散热材料片为铝合金材质，所述散热片组(4)的高度h2＝h1‑
t，其中h1为主流道(3)的深度，t为焊片厚度，所述散热片组(4)为异形翅片，所述主流道(3)为S型。3.根据权利要求1所述的一种异质内置式微小通道冷板的成型方法，其特征在于，所述S4中底板(1)、微通道组(5)、盖板(2)的精密组装方法包括以下步骤：s1)根据主流道(3)和微通道组(5)的外形，采用激光加工或磨具冲裁的方法剪裁焊片；s2)将底板(1)、微通道组(5)、盖板(2)和焊片进行酸、碱洗、热水清洗并烘干；s3)将清洗干净的焊片利用侧面定位台阶(6)装配到主流道(3)底部散热片组(4)的位置；s4)将清洗干净的一体成型微通道组(5)利用侧面定位台阶(6)装配到主流道(3)内；s5)将清洗干净的焊片利用侧面定位台阶(6)装配到微通道组(5)上面，然后装配上盖板(2)；s6)将装配好的零件进行焊接成型。4.根据权利要求3所述的一种异质内置式微小通道冷板的成型方法，其特征在于，所述步骤S4中的焊接方式采用真空钎焊，所述真空纤焊包括以下步骤：将装配好的零件放置于真空钎焊炉中，均匀加载、抽真空、加热进行焊接；焊后微流道冷板随炉自然冷却，随后进行强制冷却至室温。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：左防震，何云骥，朱丽娜，李沙沙，洪大良，梁宁，祝先，陈浩，彭依，陈路加，孙大智，张杨，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：