液冷板生产工艺流程

液冷板作为高效散热的核心部件,其制造工艺直接决定了系统的散热性能、可靠性和成本效益。

液冷板生产工艺流程

液冷板的生产工艺流程主要包括原材料准备、流道成型加工、清洗与预处理、焊接工艺、后处理与精加工以及质量检测与测试等步骤。具体流程如下:

一、原材料准备

铝合金‌:常用3003铝合金,综合性能良好且技术成熟,应用广泛。

铜合金‌:紫铜用于高功率场景,但需通过镀镍或阳极氧化解决腐蚀问题。

复合材料‌:对强度有更高要求时,会采用高强度铝合金复合材料(通常为三层结构:芯材+钎焊层+牺牲层)。

二、流道成型加工

CNC机加工‌:通过高速旋转的刀具在铝板或铜板上逐层切削去除材料,雕刻出流道和微通道,再用另一块板材覆盖封合。

冲压成型‌:利用模具对金属材料进行塑形,适合快速成型大板。

挤压成型‌:通过模具将金属材料挤压成所需形状,适合复杂结构的成型。

压铸成型‌:利用高压将金属材料注入模具中,适合制作一体化复杂结构。

3D打印技术‌:能实现传统工艺无法完成的极复杂拓扑结构,适合高密度散热需求。

三、清洗与预处理

粗洗/脱脂‌:去除加工过程中留下的油污、手印、切削液和灰尘,方法包括超声波清洗、喷淋清洗、使用水基清洗剂或有机溶剂。

内腔处理‌:针对微通道内部,采用化学抛光、电化学抛光、机械抛光或流体抛光(如ABF)去除毛刺,降低流阻,防止颗粒物脱落。

精洗与漂洗‌:去除所有有机/无机污染物和清洗剂残留,方法包括纯水喷淋、超声波漂洗。

表面处理与钝化‌:提高液冷板金属(通常是铝、铜)的耐腐蚀性,方法包括化学转化膜/钝化、阳极氧化、电镀/涂层。

烘干‌:彻底去除所有水分,防止水渍或氧化,方法包括热风烘干、真空烘干。

四、焊接工艺

真空钎焊‌:在真空炉中进行,将底板、盖板和翅片等装配好,通过预置或送丝的低熔点钎料填充间隙并扩散连接,适合制造复杂密集水道,对工艺精度和清理要求高。

搅拌摩擦焊(FSW)‌:利用焊头与工件摩擦产生热量,使材料达到塑性状态连接,无需添加焊料,连接强度高,适合大面积型材拼接。

激光钎焊‌:直接利用激光能量熔化母材形成焊缝,不需助焊剂或钎料,可实现精密的叠焊,保证平面度。

五、后处理与精加工

去毛刺‌:使用电化学加工(ECM)、机械研磨、喷砂或激光去毛刺技术去除微通道内的毛刺。

清洗‌:利用超声波清洗机、化学清洗(酸洗/碱洗)去除加工残留的油污、金属粉末和氧化层。

钝化/阳极氧化‌:对铝制水冷板进行阳极氧化,形成致密的氧化层,增加耐腐蚀性。

电镀/涂层‌:铜板常镀镍(Ni)以防止铜锈蚀,或喷涂特殊防腐蚀涂层。

钎焊‌:利用真空钎焊技术将顶板与底板连接,确保内部流道密封且流道畅通。

研磨与抛光‌:对接触面进行高精度研磨抛光,减少接触热阻。

最终精加工机加工‌:对孔、槽进行精密加工,确保精度。

六、质量检测与测试

密封与检测‌:封闭回路接口,检查泄漏,方法包括加压气体(如氮气)检漏、水压检漏、气密性测试。

泄漏测试‌:在环境温度为23℃±5℃的情况下,将冷却板浸没在100毫米至150毫米的水中,或使用质谱仪或压力衰减系统或质量流量进行检查时,应将冷却板加压到至少250千帕,持续时间>60秒。当按照4.4.1进行测试时,冷却板应表现出≤1 sccm的干燥空气泄漏率。

氦气泄漏检测‌:通过氦气泄漏检测及全程同步自动检测和记录,实现高精度检测。

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