超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法

本发明涉及热管加工，具体指一种超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法。

背景技术：

1、随着信息技术的飞速发展，芯片的集成度不断攀升，功耗也相应增加，这导致热流密度显著增大。特别是在芯片系统级封装后，对芯片热管理的要求也随之提高。集成度高、线宽变小使得芯片对热应力的承受能力降低，因此，如何实现芯片的高效散热成为芯片应用领域的关键技术之一。

2、超薄热管作为一种新型的散热技术，利用工质的气-液相变进行传热，相比常用的金属材料，具有更高的传热效率，其传热系数可以高出数倍甚至数十倍。然而，由于空间限制，热管的厚度越来越小，这无疑对超薄热管的焊接封装提出了更高的要求。

3、现有的热管焊接技术难以保证焊接的连续性，由此会对热管产品的气密性造成影响，从而难以实现防止工质泄漏的问题，另一方面，现有的热管焊接技术通常都需要添加钎料，而钎料的添加无法保证其本身不与工质发生化学而反应产生不冷凝气体，由此存在降低工质蒸汽压力、难以在焊接过程中达到降温冷却的风险。此外，传统的焊接方法可能会对热管的结构完整性造成损害，进而影响其散热性能。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中热管封装焊接时容易与工质发生反应的问题，提供一种超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种超薄热管超声滚压焊接封装装置，其包括：固定机构，待焊接热管设置于所述固定机构上；焊接机构，所述焊接机构包括至少一个超声振子，至少一个所述超声振子对应所述待焊热管的焊缝处设置，其包括旋转轴及超声滚，所述旋转轴沿水平方向朝向所述焊缝延伸，其端部连接所述超声滚，所述超声滚挤压所述焊缝表面，其通过所述旋转轴绕转动中心线旋转，所述固定机构及所述焊接机构相对移动，以使所述超声滚贴合所述焊缝表面移动。

3、在本发明的一个实施例中，所述固定机构包括预热板，所述预热板内部设有加热组件，所述待焊接热管设置于所述预热板上。

4、在本发明的一个实施例中，所述固定机构还包括压固件，所述压固件与所述预热板分别设置于所述待焊接热管厚度方向的两侧，其中，所述压固件设置于所述待焊接热管上方，且与所述待焊接热管重心重合。

5、在本发明的一个实施例中，所述超声振子还包括陶瓷压电驱动器，所述陶瓷压电驱动器连接于所述旋转轴。

6、在本发明的一个实施例中，所述超声振子和/或所述固定机构连接移动设备。

7、在本发明的一个实施例中，其还包括控制机构，所述固定机构及所述焊接机构分别连接所述控制机构。

8、本发明还提供一种超薄热管超声滚压焊接封装方法，其采用上述的超薄热管超声滚压焊接封装装置进行超薄热管的封装焊接加工，具体包括如下步骤：s1、将待焊接热管连接于预热后的固定机构，并进行保温处理；s2、将焊接机构放置于所述待焊接热管焊缝处，并对焊缝处施加挤压力；s3、使超声滚绕转动中心线旋转，同时贴合焊缝表面往复移动，以使焊缝热熔连接，得到超声滚压焊接封装后的超薄热管。

9、在本发明的一个实施例中，步骤s1中，预热过程具体为：将预热板加热至200-500℃，并保持1-10min；保温处理过程具体为：将待焊接热管放置于预热后的所述加热板上，静置1-20min。

10、在本发明的一个实施例中，步骤s2中，所述挤压力垂直于所述焊缝施加，且所述挤压力为10-50n。

11、在本发明的一个实施例中，步骤s3中，所述超声滚振动频率为10-40khz，振幅不超过30μm。

12、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

13、本发明所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法，通过固定机构对待焊接热管进行固定，之后通过焊接机构中的超声振子对焊缝处进行连续性地挤压摩擦移动，由此通过摩擦过程中的高温使焊缝处热熔连接，基于此，相对于常规超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法来说，本申请能够在无需添加额外钎料的前提下实现连续稳定的焊接效果，不仅有利于保障超薄热管焊接密封性能，而且杜绝了钎料对工质蒸汽压力的影响，由此本申请兼具焊接效果稳定、产品气密性好、封装焊接强度高、加工效率高以及加工成本低廉等显著优势，在本行业内具有广阔的使用前景。

技术特征：

1.一种超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：所述固定机构包括预热板，所述预热板内部设有加热组件，所述待焊接热管设置于所述预热板上。

3.根据权利要求2所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：所述固定机构还包括压固件，所述压固件与所述预热板分别设置于所述待焊接热管厚度方向的两侧，其中，所述压固件设置于所述待焊接热管上方，且与所述待焊接热管重心重合。

4.根据权利要求1所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：所述超声振子还包括陶瓷压电驱动器，所述陶瓷压电驱动器连接于所述旋转轴。

5.根据权利要求1所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：所述超声振子和/或所述固定机构连接移动设备。

6.根据权利要求1所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置，其特征在于：其还包括控制机构，所述固定机构及所述焊接机构分别连接所述控制机构。

7.一种超薄热管超声滚压焊接封装方法，其特征在于：采用权利要求1～6中任意一项所述的超薄热管超声滚压焊接封装装置进行超薄热管的封装焊接加工，具体包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种超薄热管超声滚压焊接封装方法，其特征在于：步骤s1中，预热过程具体为：将预热板加热至200-500℃，并保持1-10min；保温处理过程具体为：将待焊接热管放置于预热后的所述加热板上，静置1-20min。

9.根据权利要求7所述的一种超薄热管超声滚压焊接封装方法，其特征在于：步骤s2中，所述挤压力垂直于所述焊缝施加，且所述挤压力为10-50n。

10.根据权利要求7所述的一种超薄热管超声滚压焊接封装方法，其特征在于：步骤s3中，所述超声滚振动频率为10-40khz，振幅不超过30μm。

技术总结本发明提供了一种超薄热管超声滚压焊接封装装置及方法，其包括：固定机构，待焊接热管设置于固定机构上；焊接机构，焊接机构包括至少一个超声振子，至少一个超声振子对应待焊热管的焊缝处设置，其包括旋转轴及超声滚，旋转轴沿水平方向朝向焊缝延伸，其端部连接超声滚，超声滚挤压焊缝表面，其通过旋转轴绕转动中心线旋转，固定机构及焊接机构相对移动，以使超声滚贴合焊缝表面移动。相对于现有技术来说，本申请能够在无需添加额外钎料的前提下实现连续稳定的焊接效果，不仅有利于保障超薄热管焊接密封性能，而且杜绝了钎料对工质蒸汽压力的影响，由此兼具焊接效果稳定、产品气密性好、封装焊接强度高、加工效率高以及加工成本低廉等显著优势。技术研发人员：王春举,杨碧琦,陈峰,李辉,贺海东,刘刚,范学良,孙立宁受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11