CN106312219A - 一种热管散热器的焊接装置及焊接方法 - Google Patents

一种热管散热器的焊接装置及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及散热器技术领域，具体地涉及一种热管散热器的焊接装置及焊接方法。焊接装置包括定位治具、线圈和上盖体，定位治具上具有分别使所述导热块、热管和散热鳍片定位的导热块定位槽、热管定位槽和散热鳍片定位槽；线圈为在铁淦氧磁芯上缠绕多圈漆包铜线，线圈固定在所述上盖体的下侧，焊接热管散热器时，上盖体将待焊接的热管散热器罩在定位治具上，通过脉冲电源发生器给线圈提供高频电压，使线圈产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过待焊接的导热块、热管、散热鳍片和焊锡浆体时，这些待焊金属体内产生无数小涡流，使待焊金属本身自行高速发热，达到一定温度后冷却达到焊接热管散热器的目的。本发明加热迅速，易于操作，成本低。

Description

一种热管散热器的焊接装置及焊接方法
技术领域
本发明涉及散热器技术领域，具体地涉及一种热管散热器的焊接装置及焊接方法。
背景技术
热管散热器由于热管的高热传导率、重量轻、结构简单、价格低廉、不需要电力即可传递大量热量等优点，在各种需要散热的场合得到了广泛应用。例如对电子发热组件CPU等发热量大的集成器件快速导离散热，有效降低了电子发热组件发热引起的热集聚，保证了电子组件的正常工作。可参见图1，热管散热器包括导热块1、热管2和散热鳍片3，并在散热鳍片3上设有焊接槽，热管2的一端焊接在散热鳍片3的焊接槽中，热管2的另一端焊接在导热块1上，热管2与导热块1连接的一端称为蒸发端，热管2与散热鳍片3连接的一端称为冷凝端。导热块1与电子发热元件紧密接触，通过蒸发端的热量通过热管2传递给冷凝端的散热鳍片3上而散发出去，通常为了使电子发热组件产生的热量可以更快速地被传递并逸散，一般可配合散热风扇快速将热量吹离。
目前制作热管散热器的方法为：将待焊接的导热块1、散热鳍片3分别放进具有定位功能的治具中，再通过点胶机将低融点金属浆体涂抹在焊接时需要连接的导热块1焊接面、散热鳍片3的焊接槽中，再将热管2的两端分别放置在该导热块1焊接面和散热鳍片3的焊接槽中，盖上治具的上盖体，再送入回焊炉加热热熔；由于有固定和防尘作用的上盖体在待焊接物上方，不仅需要大功率加热回焊炉，且需要较长的焊接时间，为了提高加工速度，常采用长通道密封式加热回焊炉结构，加热时将待焊接组件通过金属传送带在回焊炉内缓慢行进，其成本不仅高，还增加了夹子夹紧上盖和治具，去除夹子等工序。
发明内容
本发明针对现有技术中焊接热管散热器需要的时间长、成本高的问题，而研究设计一种焊接时间短、成本低且操作方便的热管散热器的焊接装置及焊接方法。
本发明采用的技术方案是：
一种热管散热器的焊接装置，所述热管散热器包括导热块、热管和散热鳍片，其特征在于，所述焊接装置包括定位治具、线圈和上盖体，所述定位治具上具有分别使所述导热块、热管和散热鳍片定位的导热块定位槽、热管定位槽和散热鳍片定位槽；所述线圈为在铁淦氧磁芯上缠绕多圈漆包铜线，所述线圈固定在所述上盖体的下侧，焊接散热器时，所述上盖体将待焊接的热管散热器罩在定位治具上，通过脉冲电源发生器给所述线圈提供高频电压。
进一步地，所述焊接装置还包括固定在所述上盖体下侧的绝缘陶瓷压块，当所述上盖体盖在所述定位治具上时，所述陶瓷压块将热管向下压紧，使所述热管的两端分别压紧在所述导热块和散热鳍片的上方。
进一步地，所述定位治具和上盖体均为绝缘陶瓷材料。
进一步地，所述上盖体盖在所述定位治具上时，两个所述线圈分别位于所述散热鳍片和所述导热块的正上方。
进一步地，所述焊接装置还包括用来检测热管和散热鳍片温度的红外温度传感器。
进一步地，所述热管定位槽和散热鳍片定位槽处的定位治具上分别具有用来安装红外温度传感器的第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔靠近所述导热块定位槽设置。
进一步地，所述焊接装置还包括包围在所述定位治具四周的隔热平台以及包围在所述隔热平台四周的工作台。
进一步地，所述脉冲电源发生器包括整流电路和控制电路，所述整流电路将50/60Hz的交流电压转化成直流电压，再经过控制电路将直流电压转化成频率为20-40KHz的大功率高频电压。
一种热管散热器的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将导热块和散热鳍片分别放入定位治具的导热块定位槽和散热鳍片定位槽中；
S2、在导热块的上表面和散热鳍片的焊接槽内点涂焊锡浆体；
S3、将热管对应放置在所述导热块和散热鳍片上，同时热管位于所述热管定位槽中；
S4、将带有线圈和陶瓷压块的上盖体盖在定位治具上，使陶瓷压块压在热管上，将热管与导热块和散热鳍片紧密贴合；
S5、通过脉冲电源发生器给线圈通高频脉冲电压，高速变换的电压通过线圈时会产生高速变化的磁场，当磁场的磁力线通过待焊接的导热块、热管、散热鳍片和焊锡浆体时，这些焊接金属体内产生无数小涡流，使待焊金属体本身自行快速发热，达到一定温度后冷却，即可完成焊接。
进一步地，所述任一红外温度传感器检测到的温度达到设定的阈值时，控制器控制脉冲电源发生器调节对应在其上方的线圈的输入高频电压的脉宽占空比，使此红外温度传感器检测的温度保持的阈值附近；直到另一红外温度传感器检测到温度也达到设定的阈值时，断开脉冲电源发生器，停止对两线圈供电。
相对于现有技术，本发明显而易见地具有以下有益效果：
1、不需要大功率加热回焊炉，通过给线圈输入高频脉冲电压即可实现对导热块、热管、散热鳍片和焊锡浆体加热，利用电磁感应原理将电能转换成热能的加热焊接方法，加热时间短，热能利用效率高且大大降低了成本。
2、采用两组线圈分别设置在导热块和散热鳍片的上方，两个温度传感器分别获取热管温度和散热鳍片的温度，并通过分别控制两线圈的输入电压的脉宽占空比从而控制热管温度和散热鳍片的温度，保证能够温度能够快速融化焊锡浆体且不会使因温度过高而膨胀损坏。
附图说明
图1现有技术中将待焊接热管散热器放置在定位治具上后立体图；
图2是本发明实施例***图；
图3是本发明实施例定位治具示意图；
图4是上盖体、线圈和陶瓷压块连接立体图；
图5是定位治具、隔热平台和工作台连接示意图。
图中，1、导热块，2、热管，3、散热鳍片，31、焊接槽，4、定位治具，41、导热块定位槽，42、热管定位槽，43、散热鳍片定位槽，44、第一安装孔，45、第二安装孔，5、线圈，6、上盖体，7、陶瓷压块，8、脉冲电源发生器，9、红外温度传感器，10、隔热平台，11、工作台。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，热管2散热器包括导热块1、热管2和散热鳍片3，结合图1-图5，焊接装置包括定位治具4、线圈5、上盖体6和陶瓷压块7，参见图3，定位治具4上具有分别使导热块1、热管2和散热鳍片3定位的导热块定位槽41、热管定位槽42和散热鳍片定位槽43；参见图4，线圈5为在铁淦氧磁芯上缠绕多圈漆包铜线，线圈5固定在上盖体6的下侧，焊接散热器时，上盖体6将待焊接的热管2散热器罩在定位治具4上，通过脉冲电源发生器8给线圈5提供高频电压。焊接热管2散热器时，将导热块1、热管2和散热鳍片3分别设置在导热块定位槽41、热管定位槽42和散热鳍片定位槽43中，其中热管2的蒸发端设置在导热块1的上方、热管2的散热端设置在散热鳍片3的焊接槽31中，当上盖体6盖在定位治具4上时，固定在上盖体6下侧的陶瓷压块7将热管2向下压紧，使热管2的两端分别压紧在导热块1和散热鳍片3的上方。
本实施例中，定位治具4和上盖体6均为绝缘陶瓷材料。
作为一种优选的实施方式，上盖体6盖在定位治具4上时，两个线圈5分别位于散热鳍片3和导热块1的正上方。
本实施例中，热管定位槽42和散热鳍片定位槽43处的定位治具4上分别具有用来安装红外温度传感器9的第一安装孔44和第二安装孔45，第一安装孔44靠近导热块定位槽41设置，两红外温度传感器9分别安装在第一安装孔44和第二安装孔45中，用来测量分别对应设置在其上方的线圈5使热管2和散热鳍片3产生热量的温度的大小。
本实施例中，参见图5，焊接装置还包括包围在定位治具4四周的隔热平台10以及包围在所述隔热平台10四周的工作台11。
其中，脉冲电源发生器8包括整流电路和控制电路，整流电路将50/60Hz的交流电压转化成直流电压，再经过控制电路将直流电压转化成频率为20-40KHz的大功率高频电压。
具体的热管2散热器的焊接方法为：
S1、将导热块1和散热鳍片3分别放入定位治具4的导热块定位槽41和散热鳍片定位槽43中；
S2、在导热块1的上表面和散热鳍片3的焊接槽31内点涂焊锡浆体；
S3、将热管2对应放置在所述导热块1和散热鳍片3上，同时热管2位于所述热管定位槽42中；
S4、将带有线圈5和陶瓷压块7的上盖体6盖在定位治具4上，使陶瓷压块7压在热管2上，将热管2与导热块1和散热鳍片3紧密贴合；
S5、通过脉冲电源发生器8给线圈5通高频脉冲电压，高速变换的电压通过线圈5时会产生高速变化的磁场，当磁场的磁力线通过待焊接的导热块1、热管2、散热鳍片3和焊锡浆体时，这些焊接金属体内产生无数小涡流，使待焊金属体本身自行快速发热，达到一定的温度后冷却，即可完成焊接。
当任一红外温度传感器9检测到的温度达到设定的阈值时，控制器控制脉冲电源发生器8停止向对应在其上方的线圈5输入高频电压，并进入保温状态；当另一红外温度传感器9检测到温度也达到设定的阈值时，断开脉冲电源发生器8，停止对两线圈5供电。
可采用受控性大功率高频脉冲电源分别控制两组线圈5，脉冲电源发生器8不仅需要产生高频的PWM型激励电流，使线圈5产生高频磁场，还需要根据红外温度传感器9检测的温度信息控制PWM脉冲的宽度及占空比，从而控制加热温度的高低，使得焊锡浆体能够成熔融状态，而热管也不被膨胀损坏，起到将热管2与导热块1和散热鳍片3焊接在一起的作用。
本实施例中，举例说明了一根热管2与导热块1和散热鳍片3焊接的结构和方法，在实际应用中往往会同时将多根热管和散热鳍片同时焊接，只需在焊接时，将多根热管的两端分别放置在导热块和散热鳍片上，具体焊接原理和焊接方法和本实施例相同，这里不再赘述。
上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种热管散热器的焊接装置，所述热管散热器包括导热块(1)、热管(2)和散热鳍片(3)，其特征在于，所述焊接装置包括定位治具(4)、线圈(5)和上盖体(6)，所述定位治具(4)上具有分别使所述导热块(1)、热管(2)和散热鳍片(3)定位的导热块定位槽(41)、热管定位槽(42)和散热鳍片定位槽(43)；所述线圈(5)为在铁淦氧磁芯上缠绕多圈漆包铜线，所述线圈(5)固定在所述上盖体(6)的下侧，焊接热管散热器时，所述上盖体(6)将待焊接的热管(2)散热器罩在定位治具(4)上，通过脉冲电源发生器(8)给所述线圈(5)提供高频电压。
2.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括固定在所述上盖体(6)下侧的绝缘陶瓷压块(7)，当所述上盖体(6)盖在所述定位治具(4)上时，所述陶瓷压块(7)将热管(2)向下压紧，使所述热管(2)的两端分别压紧在所述导热块(1)和散热鳍片(3)的上方。
3.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述定位治具(4)和上盖体(6)均为绝缘陶瓷材料。
4.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述上盖体(6)盖在所述定位治具(4)上时，两个所述线圈(5)分别位于所述散热鳍片(3)和所述导热块(1)的正上方。
5.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括用来检测热管(2)和散热鳍片(3)温度的红外温度传感器(9)。
6.根据权利要求5所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述热管定位槽(42)和散热鳍片定位槽(43)处的定位治具(4)上分别具有用来安装红外温度传感器(9)的第一安装孔(44)和第二安装孔(45)，所述第一安装孔(44)靠近所述导热块定位槽(41)设置。
7.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述焊接装置还包括包围在所述定位治具(4)四周的隔热平台(10)以及包围在所述隔热平台(10)四周的工作台(11)。
8.根据权利要求1所述的热管散热器的焊接装置，其特征在于，所述脉冲电源发生器(8)包括整流电路和控制电路，所述整流电路将50/60Hz的交流电压转化成直流电压，再经过控制电路将直流电压转化成频率为20-40KHz的大功率高频电压。
9.一种热管散热器的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将导热块(1)和散热鳍片(3)分别放入定位治具(4)的导热块定位槽(41)和散热鳍片定位槽(43)中；
S2、在导热块(1)的上表面和散热鳍片(3)的焊接槽(31)内点涂焊锡浆体；
S3、将热管(2)对应放置在所述导热块(1)和散热鳍片(3)上，同时热管(2)位于所述热管定位槽(42)中；
S4、将带有线圈(5)和陶瓷压块(7)的上盖体(6)盖在定位治具(4)上，使陶瓷压块(7)压在热管(2)上，将热管(2)与导热块(1)和散热鳍片(3)紧密贴合；
S5、通过脉冲电源发生器(8)给线圈(5)通高频脉冲电压，高速变换的电压通过线圈(5)时会产生高速变化的磁场，当磁场的磁力线通过待焊接的导热块(1)、热管(2)、散热鳍片(3)和焊锡浆体时，这些焊接金属体内产生无数小涡流，使待焊金属体本身自行快速发热，达到一定的温度后冷却，即可完成焊接。
10.根据权利要求9所述的热管散热器的焊接方法，其特征在于，所述任一红外温度传感器(9)检测到的温度达到设定的阈值时，控制器控制脉冲电源发生器(8)调节对应在其上方的线圈的输入高频电压的脉宽占空比，使此红外温度传感器(9)检测的温度保持的阈值附近；直到另一红外温度传感器(9)检测到温度也达到设定的阈值时，断开脉冲电源发生器(8)，停止对两线圈(5)供电。
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