散热器铜铝结合工艺.pdf

2.常见的铜铝结合工艺 扦焊 扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料，在低于母材熔点而高于焊料熔点的 温度下，利用液态焊料润湿母材，填充接头间隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。 主要工序有：材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等工序。常用的扦焊方式是锡扦 焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊 接的最大因素。必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的 金属，这样铜铝才能顺利焊接在一起。散热片上的铜底是进行热的传导，要求的不仅是机械 强度，更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高) ，才能有效地提升散热效能，否则不断不会 提升散热效能，反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。 贴片、螺丝锁合 贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合，这样做的主要目的是增加散热器的瞬间 吸热能力，延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现：在铝散热片 底部与铜块之间使用高性能导热介质，施加 80Kgf 的力压紧后用螺丝将其锁紧，其散热效 果与铜铝焊接的效果相当，同样达到了预计的散热效能提升幅度。这种方法较焊接简单, 而 且品质稳定，制程简单，投入设备成本较焊接低，不过只是作为改进，所以性能提升不明显。 虽然有散热膏填充，铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍。 塞铜 嵌铜 圣保罗散热器塞铜方式主要有两种，一种是将铜片嵌入铝制底板中，常见于用铝挤压工 艺制造的散热器中。由于铝制散热器底部的厚度有限，嵌入铜片的体积也受到限制。增加铜 片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力，而且与铝制散热器的接触也很有限，所以大多 数情况下，这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少，在接触不良的情况下，甚至为 妨碍散热。还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中。Intel 原装散热器就是采 用了这样的设计。铜柱的体积较大，与散热器的接触较为充分。采用铜柱后，散热器的热容 量和瞬间吸热能力都能增长。这种设计也是目前OEM 采用较多的。 3.散热器的加工成型技术 从某些角度看，散热器的加工成型技术决定了散热器的最终性能，也是厂商技术实力的 最重要体现。目前圣保罗散热器的主流成型技术多为如下几类： 铝挤压技术(Extruded) 铝挤压技术简单的说就是将铝锭高温加热至约 520~540 ℃，在高压下让铝液流经具有沟 槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们 常见到的散热片。铝挤压技术较易实现，且设备成本相对较低，也使其在前些年的低端市场 得到广泛的应用。一般常用的铝挤型材料为 AA6063 ，其具有良好热传导率(约 160~180 W/m.K)与加工性。不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过 1： 18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今 日益攀升的高频率CPU 。 铝压铸技术 除铝挤压技术外，另一个常被用来制造散热片的制程方式为铝压铸，通过将铝锭熔解成 液态后，填充入金属模型内，利用压铸机直接压铸成型，制成散热片，采用压注法可以将鳍 片做成多种立体形状，散热片可依需求作成复杂形状，亦可配合风扇及气流方向作出具有导 流效果的散热片，且能做出薄且密的鳍片来增加散热面积，因工艺简单而被广泛采用。一般 常用的压铸型铝合金为 ADC12 ，由于压铸成型性良好，适用于做薄铸件，但因热传导率较 差(约 96 W/m.K) ，现在国内多以 AA1070 铝料来做为压铸材料，其热传导率高达 200 W/m.K 左右，具有良好的散热效果。不过，以 AA1070 铝合金压铸散热器存在着一些其自 身无法克服的先天不足： (1)压铸时表面流纹及氧化渣过多，会降低热传效果。 (2)冷却时内部微缩孔偏高，实质热传导率降低(K200 W/m.K) 。 (3)模具易受侵蚀，致寿命较短。 (4)成型性差，不适合薄铸件。 (5)材质较软，容易变型。 接合型制程 这类散热器是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散 热底座上。结合型散热器的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用 不同的材质做鳍片。此制程之优点为散热器Pin-Fin 比可高达60 以上，散热效果佳，且鳍片 可选用不同材质制作。其缺点在于利用导热膏和焊锡接结合的鳍片与底座