液冷板扩散焊用焊接品质预测校准方法与流程

本公开涉及散热器的，特别是涉及一种液冷板扩散焊用焊接品质预测校准方法。

背景技术：

1、液冷板广泛应用于高功率密度电子设备的散热场景中。目前数液冷板通常采用隧道炉钎焊工艺进行焊接，即在上母材与下母材之间通过焊片对其进行连接。隧道炉钎焊工艺对各项工序要求极其严格，当钎焊失效时，使得液冷板焊合率不达标，从而导致液冷板发生泄漏。扩散焊通过高温高压环境使基板与盖板界面发生原子间扩散，实现固相冶金结合，有效避免了钎焊因焊料熔化不充分或流动不均导致的焊合率不达标及泄漏问题。

2、然而，在扩散焊高温高压焊接过程中，液冷板内部的分隔件会发生显著的压力形变与热形变。分隔件的横截面在垂直方向上的中部位置会向两侧内部流道方向受压膨胀，形成圆弧形外观；相应地，内部流道横截面则会往中间收窄，呈现内凹形状，从而严重减小流道截面积，导致获得的液冷板内部流道的尺寸精度较差，影响冷却液流动均匀性，从而降低液冷板的散热性能。

3、如专利文件cn201610610035.6公开的一种液冷冷板及其制造方法，冷冷板加工过程中，先在基板上加工出流道，加工过程中要求基板与盖板留有一定的加工余量且结合面的表面粗糙度不大于1.2微米，平面度不大于0.3微米，然后采用真空扩散焊将基板与盖板贴合焊接。该方案无法解决液冷板内部的分隔件及流道会发生显著的压力形变与热形变，导致液冷板内部流道的尺寸精度较差，从而影响冷却液流动均匀性，从而降低液冷板的散热性能。

技术实现思路

1、本公开的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种预测精度高、闭环校准及改善内部流道变形的液冷板扩散焊用焊接品质预测校准方法。

2、本公开的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种液冷板扩散焊用焊接品质预测校准方法，用于预测校准得到的所述液冷板包括基板及盖板，所述基板上开设有散热通道，所述散热通道内间隔排列有多个分隔件，每相邻的两个分隔件之间形成内部流道，所述散热通道的侧壁与邻近的所述分隔件之间形成边缘流道，所述盖板一并与所述基板设有散热通道的一侧及所述分隔件背离所述基板的一侧贴合后通过扩散焊连接一体；

4、所述预测校准方法包括如下步骤：

5、s110：建立坐标系，所述液冷板的长度方向为x轴方向、所述液冷板的宽度方向为y轴方向及所述液冷板的厚度方向为z轴方向，输入焊接前所述液冷板沿z轴方向的分隔件的初始高度值h前、焊接前所述液冷板的分隔件的初始宽度值d前、焊接前所述液冷板的内部流道的初始宽度值e前以及焊接前所述液冷板的边缘流道的初始宽度值l前；

6、s120：输入所述液冷板进行扩散焊工艺的焊接温度值t、治具过压量值b以及所述液冷板材质的热膨胀系数值c；根据如下函数关系得到所述液冷板沿z轴方向的分隔件的高度校准值h后：

7、h后=h前+h前×δt×c-b；

8、其中，δt为焊接过程中峰值温度与室温之差；

9、s130：输入焊接前所述液冷板的总体积为v前、输出焊接后所述液冷板总体积为v后，所述焊接后所述液冷板的总体积v后满足如下关系式：

10、v后= ；其中，α1为常数，α1＞1，α1用于修正扩散焊致密化带来的体积收缩；

11、s140：输出焊接后的所述液冷板的分隔件的宽度校准值为d后，所述分隔件的宽度校准值d后满足如下关系式：

12、d后=α1×d前×；

13、s150：输出焊接后的所述液冷板的内部流道的宽度校准值为e后，所述内部流道的宽度校准值e后满足如下关系式：

14、e后=d前+e前-d后；

15、s160：输出焊接后的所述液冷板沿y轴相对的两个内侧壁之间的内腔总宽度的宽度校准值为l后，所述内腔总宽度的宽度校准值l后满足如下关系式：

16、l后=α2×l前×；其中，所述α2为常数，α2为液冷板的沿y轴方向内腔总宽度的综合修正系数；

17、s170：输出所述内部流道的宽度校准值e后与宽度目标值的第一差值，输出所述分隔件的宽度校准值d后与宽度目标值的第二差值，输出所述内腔总宽度的宽度校准值l后与宽度目标值的第三差值；若所述第一差值、所述第二差值和第三差值均符合预设条件，则预测可根据所述内部流道的初始宽度值e前、所述分隔件的初始宽度值为d前、所述边缘流道的初始宽度值l前执行扩散焊；若否则执行s110-s170。

18、在其中一个实施例中，所述第一差值、所述第二差值和第三差值均符合预设条件具体为：

19、所述第一差值≤3%，第二差值≤5%，所述第三差值≤3%。

20、在其中一个实施例中，所述液冷板的材质为铜合金，所述热膨胀系数c的取值范围为16×10-6/℃-21×10-6/℃，所述治具过压b的取值范围为0.1mm-0.3mm。

21、在其中一个实施例中，所述α1的取值范围为1.022-1.025。

22、在其中一个实施例中，所述α2为0.9854702。

23、在其中一个实施例中，在s170之后还包括如下步骤：

24、s180：输入焊接前所述液冷板的外部总宽度的初始宽度值为w前，定义所述液冷板的外部总宽度的宽度校准值为w后，所述外部总宽度的宽度校准值w后满足如下关系式：

25、w后=w前×-α3×w前×δt×c；

26、其中，α3为外部总宽度综合修正系数，用于修正液所述冷板成品的外部总宽度的非线性变形；

27、输出所述外部总宽度的宽度校准值w后与宽度目标值的第四差值；若所述第一差值、所述第二差值、第三差值和第四差值均符合预设条件，所述第四差值≤5%，则预测可根据所述内部流道的初始宽度值e前、分隔件的初始宽度值为d前、所述边缘流道的初始宽度值l前、所述外部总宽度的初始宽度值w前执行扩散焊；若否则执行s110-s180。

28、在其中一个实施例中，所述α3为0.79909。

29、在其中一个实施例中，所述扩散焊工艺包括如下步骤：

30、将所述基板及所述盖板装配于石墨治具中，再将所述石墨治具置于扩散焊炉内；

31、将所述扩散焊炉的温度升温至预设的焊接温度后，保温10min-30min；

32、再通过扩散焊接装置对石墨治具上的液冷板施加焊接压力并保压30min-80min；

33、待所述扩散焊接装置保压结束后，所述扩散焊接装置停止加热并逐步冷却至室温，以获得液冷板。

34、在其中一个实施例中，所述扩散焊工艺中，所述焊接温度t为750℃-950℃，所述焊接压力为3mpa-10mpa。

35、在其中一个实施例中，所述扩散焊工艺中，在焊接全程向炉内通入保护气体，所述保护气体为氮气与氢气的混合气，所述氮气与所述氢气的体积比为95:5-99:1。

36、与现有技术相比，本公开至少具有以下优点：

37、上述的液冷板扩散焊用焊接品质预测校准方法，通过建立热膨胀、压缩变形、体积致密化及边缘约束的多参数耦合控制模型，在焊前基于预制初始尺寸正向预测焊后成品目标尺寸，实现了扩散焊后液冷板内部关键尺寸的精准预测，有效减少了扩散焊过程中因高温热膨胀、治具过压波动和致密化收缩引发的复杂尺寸波动问题；通过输出的差值与预设条件比对判定，形成预测-判定-迭代的闭环校准机制，精准补偿了各尺寸偏差，减少了液冷板在扩散焊高温高压环境下发生的压力形变与热形变，从而改善了扩散焊工艺中流道变形的问题，避免了流道宽度偏差过大或分隔件高度不足导致液冷板流道截面积缩减、冷却液流动阻力增加及散热性能下降，提高了液冷板的尺寸精度、产品良率及散热性能。