【摘 要】
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为了解决轻薄化电子器件在高热流密度下的散热问题,需要开发出厚度更薄、传热性能更好的超薄均热板。然而,超薄均热板厚度进一步减小容易导致其在封口焊接过程中发生泄漏,从而使超薄均热板的使用寿命受到影响。此外,封口焊接强度不足会导致超薄均热板的二次除气效果变差,从而使超薄均热板的传热性能下降。因此,为了满足超薄均热板高传热性能和长使用寿命的要求,本文对厚度小于0.4 mm的超薄均热板的二次除气和封口焊接机
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:《显示与光通信 LED 微型倒装器件设计与制造的基础研究》-编号 51735004; 国家自然科学基金项目:《LED 发光器件宏微结构调控量子点涂层制备机理研究》-编号 51775199
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为了解决轻薄化电子器件在高热流密度下的散热问题,需要开发出厚度更薄、传热性能更好的超薄均热板。然而,超薄均热板厚度进一步减小容易导致其在封口焊接过程中发生泄漏,从而使超薄均热板的使用寿命受到影响。此外,封口焊接强度不足会导致超薄均热板的二次除气效果变差,从而使超薄均热板的传热性能下降。因此,为了满足超薄均热板高传热性能和长使用寿命的要求,本文对厚度小于0.4 mm的超薄均热板的二次除气和封口焊接机理及性能进行研究,主要研究内容如下:(1)通过对超薄均热板的二次除气和封口焊接机理进行分析,设计了厚度小于0.4mm的超薄均热板的二次除气和封口焊接工艺方法,并设计搭建了相应的实验装置;采用有限元仿真软件,对四种不同电极结构下电极头和焊件的应力分布及形变进行了分析,分析结果表明,电极头的最优结构为1.5x10 mm。(2)制备了厚度为0.32 mm的焊接试样,通过对焊接接头进行力学性能测试和显微组织观察,研究了焊接参数对封口焊接性能的影响。研究结果表明,焊接电流增大,会使焊接接头的平均硬度减小,当焊接电流大于12 k A时,焊接接头的拉剪力随焊接电流的增大而减小;增大电极压力会使焊接接头的平均硬度增加,当电极压力大于0.32MPa时,焊接接头的拉剪力会随电极压力的增大而降低;焊接时间增大,会使焊接接头的平均硬度减小,但当焊接时间大于1.2 s,焊接接头的拉剪力随着焊接时间的增加呈现下降趋势。(3)建立了复合参数实验组,用于研究焊接参数之间交互作用对封口焊接性能的影响;搭建了封口强度测试装置,用于对超薄均热板的封口强度进行分析。研究结果表明,在焊接电流为12 k A、电极压力为0.28 MPa、焊接时间为1.2 s时,焊接接头的力学性能最好,超薄均热板的封口强度最大。因此,焊接电流为12 k A、电极压力为0.28 MPa、焊接时间为1.2 s是超薄均热板封口焊接的最佳工艺参数。(4)采用热处理和研磨工艺制备得到不同表面硬度和表面粗糙度的焊件。在相同的焊接参数下,研究了焊件表面硬度和表面粗糙度对封口焊接性能的影响。研究结果表明,焊件表面硬度为90 HV和表面粗糙度为1.5μm时,对应焊接接头的力学性能最好。因此,为了提高封口焊接性能,可以对超薄均热板的壳体进行热处理(温度为550℃,保温时间为3 h)以及采用400#砂纸对超薄均热板的封口处进行研磨。(5)设计搭建了超薄均热板传热性能测试装置,研究了二次除气工艺参数对超薄均热板启动性能和均温性能的影响。研究结果表明,二次除气能使超薄均热板的传热性能得到显著提高;除气时间为45 s、除气温度为90~100℃、集气段长度为55 mm是二次除气的最佳工艺参数。
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