一、前言背景
 

　　近年來隨著人工智能、新能源汽車、3C消費(fèi)電子及5G通信領(lǐng)域，電子設(shè)備及元器件對(duì)功率密度需求的爆炸性增長，據(jù)有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)2025-2035年散熱器件行業(yè)產(chǎn)值年復(fù)合增長率約為10%-15%。到2035年，全球散熱器件市場(chǎng)規(guī)?？赡苓_(dá)到3000-4000億美元，其中中國市場(chǎng)的占比可能超過30%，成為全球最大的散熱器件生產(chǎn)與消費(fèi)市場(chǎng)。散熱器也從“輔助部件”演變?yōu)闆Q定設(shè)備性能、可靠性與壽命的關(guān)鍵核心部件。
 

　　人工智能(AI)/數(shù)據(jù)中心：追求極致算力密度下的超高散熱效率，需應(yīng)對(duì)GPU/ASIC高算力芯片極限熱流密度，依賴高密度均熱與液冷技術(shù)等尖端方案。
 

　　3C消費(fèi)電子：在極限輕薄空間內(nèi)平衡性能與發(fā)熱，依賴超薄均熱板、石墨烯等材料實(shí)現(xiàn)快速均熱，保障用戶體驗(yàn)。
 

　　新能源汽車：聚焦高安全與高可靠性，保障電池包均溫性與電控系統(tǒng)高功率密度散熱，要求散熱系統(tǒng)輕量化、高集成。
 

　　通信基站：面臨戶外嚴(yán)苛環(huán)境與持續(xù)大功率工作挑戰(zhàn)，需散熱方案具備高可靠、耐腐蝕及強(qiáng)大的持續(xù)散熱能力。
 

　　散熱技術(shù)已成為突破各領(lǐng)域性能瓶頸、保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵共性基礎(chǔ)，驅(qū)動(dòng)材料與系統(tǒng)級(jí)解決方案不斷創(chuàng)新。這直接催生了散熱設(shè)計(jì)向 “極致高效、精密復(fù)雜、集成化” 方向演進(jìn)，從而對(duì)制造技術(shù)提出了革命性要求。·
 

　　二、傳統(tǒng)制造技術(shù)
 

　　傳統(tǒng)散熱片制造技術(shù)主要采用：釬焊、機(jī)械壓合/環(huán)氧粘接及攪拌摩擦焊接等連接技術(shù)，傳統(tǒng)方法在界面熱阻、結(jié)構(gòu)精度、密封可靠性和復(fù)雜幾何形狀適應(yīng)性上無法滿足新一代散熱器的需求，激光焊接工藝以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐漸成為散熱片連接主流技術(shù)。
 

　　激光焊接作為一種高能束、高精度、低熱影響及高強(qiáng)度連接的焊接加工方式，焊接過程易于自動(dòng)化集成，顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性，非常適合高端、緊湊型散熱器件的現(xiàn)代化高精密制造，有效解決了制造及后續(xù)使用過程中的行業(yè)難點(diǎn)及痛點(diǎn)。
 

　　三、新型激光焊接工藝
 

　　1、降低產(chǎn)品界面熱阻及提高密封性，激光焊接過程實(shí)現(xiàn)材料“冶金結(jié)合”，極大降低界面熱阻，焊縫成分與母材接近，接頭強(qiáng)度高，具有良好的密封性，熱傳導(dǎo)連續(xù)性好，這是提升散熱效率的最關(guān)鍵因素。
 

　　2、控制產(chǎn)品變形，保證尺寸穩(wěn)定性，焊接過程熱輸入可控、熱變形極小，能避免傳統(tǒng)焊接可能導(dǎo)致的翅片塌陷或整體翹曲，保證了復(fù)雜散熱器(如鏟齒、VC均熱板)的尺寸穩(wěn)定性與長期可靠性。
 

　　3、針對(duì)精密結(jié)構(gòu)及復(fù)雜幾何形狀加工，可實(shí)現(xiàn)精密、微小的焊縫(達(dá)到微米級(jí)別)，幾乎不損傷周圍精密鰭片或內(nèi)部微通道結(jié)構(gòu)，非接觸加工，可通過光學(xué)系統(tǒng)靈活導(dǎo)向，輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜二維、三維軌跡焊接，能有效保障散熱器的原有性能和外觀完整性。
 

　　4、可焊接材料范圍廣，能實(shí)現(xiàn)同種或異種材料(如銅-鋼、銅-鋁等)的高強(qiáng)度連接，可焊接高導(dǎo)熱、高反射的銅、鋁及其合金，有效實(shí)現(xiàn)材料輕量化與性能優(yōu)化，為散熱器設(shè)計(jì)提供更大自由度。
 

　　四、激光焊接在散熱片焊接中的應(yīng)用
 

　　在散熱技術(shù)領(lǐng)域，若論技術(shù)含量最高的產(chǎn)品，當(dāng)屬均熱板以及尖端的環(huán)路熱管，它們代表了當(dāng)前被動(dòng)式散熱方案的技術(shù)巔峰。均熱板已成為解決智能手機(jī)、高性能顯卡芯片“熱瓶頸”的關(guān)鍵部件。均熱板(Vapor Chamber) 的技術(shù)壁壘極高，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
 

　　1. 精密的內(nèi)在結(jié)構(gòu)：其核心是內(nèi)部微米級(jí)的毛細(xì)結(jié)構(gòu)(如燒結(jié)銅粉)。該結(jié)構(gòu)的均勻性、孔隙率和強(qiáng)度直接決定了傳熱極限和可靠性，其設(shè)計(jì)和制造工藝是行業(yè)最高機(jī)密。
 

　　2. 極致的工藝挑戰(zhàn)：需在超薄腔體(現(xiàn)已可低于0.3毫米)內(nèi)實(shí)現(xiàn)高真空密封，并注入精確計(jì)量的工質(zhì)。如何在大面積下保證腔體平整、焊接絕對(duì)可靠、長期使用不泄漏，涉及極為復(fù)雜的材料和工藝控制。
 

　　3. 復(fù)雜的熱物理設(shè)計(jì)：必須精確平衡毛細(xì)力、流體流動(dòng)與相變效率，以應(yīng)對(duì)芯片局部高達(dá)數(shù)百W/cm²的恐怖熱流密度，設(shè)計(jì)容錯(cuò)率極低。
 

VC均熱板散熱原理
 

　　VC均熱板核心原理：利用“液體蒸發(fā)吸熱、蒸汽冷凝放熱”的相變循環(huán)，高效傳遞熱量。工作過程分為四步，形成一個(gè)閉環(huán)：
 

　　1. 吸熱蒸發(fā)：當(dāng)熱源(如CPU芯片)接觸均熱板底部時(shí)，熱量迅速傳導(dǎo)至內(nèi)部。腔體內(nèi)真空環(huán)境下的低沸點(diǎn)工質(zhì)(如純水) 瞬間吸收大量熱量，在毛細(xì)結(jié)構(gòu)(燒結(jié)銅) 表面沸騰，由液體變?yōu)檎羝?br /> 

　　2. 蒸汽擴(kuò)散：蒸汽在腔體內(nèi)部的真空環(huán)境中，急速向整個(gè)腔體(低溫、低壓區(qū)域)擴(kuò)散，能瞬間將點(diǎn)狀或線狀熱源的熱量均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)均熱板平面。
 

　　3. 冷凝放熱：蒸汽到達(dá)溫度較低的冷凝區(qū)(通常連接著散熱鰭片)時(shí)，釋放出攜帶的汽化潛熱，重新凝結(jié)成液體。熱量通過均熱板外殼傳給鰭片，最終被風(fēng)扇氣流帶走。
 

　　4. 液體回流：凝結(jié)的液體在多孔毛細(xì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的毛細(xì)力作用下，自動(dòng)從冷凝區(qū)抽吸回蒸發(fā)區(qū)，完成循環(huán)，無需任何機(jī)械泵。
 

VC均熱板組成
 

　　VC均熱板通常是由銅、不銹鋼、復(fù)合材料或者鈦合金制成，上下兩塊封蓋，內(nèi)部由銅網(wǎng)、不銹鋼或者鈦網(wǎng)燒結(jié)成特殊毛細(xì)結(jié)構(gòu)，再由對(duì)應(yīng)的金屬材料焊接支撐柱。相當(dāng)于是把熱管壓成扁平化的樣子。制造過程中的焊接工藝包括激光點(diǎn)網(wǎng)、上下蓋合片、上下蓋封邊、注液體封口及周邊結(jié)構(gòu)件焊接等。
 

　　傳統(tǒng)熱管的導(dǎo)熱率大概是5000-10000W/m·K，而VC均熱板導(dǎo)熱率大概是10000-20000W/m·K，是熱管散熱效率的兩倍，甚至更高；熱管可以看作是一維的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳熱，而VC均熱板就相當(dāng)于是二維的面對(duì)面散熱，所以散熱面積更廣，單位時(shí)間內(nèi)能帶走的熱量更多，重點(diǎn)是可以兼容處于不同高度的多個(gè)熱源的散熱。
 

 

　　4.1VC均熱板—點(diǎn)網(wǎng)激光焊接
 

　　點(diǎn)網(wǎng)焊接是VC均熱板散熱技術(shù)中的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，主要用于將銅網(wǎng)等毛細(xì)結(jié)構(gòu)與散熱片基板焊接固定，形成完整的散熱通道。該工藝要求高精度、高可靠性，需確保焊點(diǎn)均勻、牢固，且不影響散熱性能。焊接過程中需要解決銅材薄、易變形等問題，保證焊接強(qiáng)度和密封性，以滿足VC散熱片在高溫、高負(fù)荷環(huán)境下的穩(wěn)定工作需求。這一工藝是提升VC散熱效率和產(chǎn)品品質(zhì)的核心環(huán)節(jié)之一。
 

　　針對(duì)點(diǎn)網(wǎng)焊接，大族激光手機(jī)構(gòu)件及散熱器焊接項(xiàng)目中心采用新型精密激光微焊接加工設(shè)備，通過精準(zhǔn)的控制焊接熱輸入(mj級(jí)別)，實(shí)現(xiàn)銅網(wǎng)與基板的局部熔合可靠連接，同時(shí)確保超薄VC片無擊穿泄漏，幾乎無焊接背痕，是目前行業(yè)內(nèi)唯一能做到微米μm級(jí)別深度穩(wěn)定控制的解決方案。
 

　　案例分享：
 

　　焊接材料：0.055mm銅網(wǎng)+0.06mm銅片
 

　　工藝要求：銅網(wǎng)與銅片連接，控制焊接過程減少斷絲現(xiàn)象，背面無擊穿，保證焊接強(qiáng)度及無脫落。
 

　　焊接難點(diǎn)：保證銅網(wǎng)無脫落虛焊現(xiàn)象，微米級(jí)別加工，精準(zhǔn)熱輸入，控制焊接熔深≤30μm，
 

 

 

　　針對(duì)微焊點(diǎn)的深度量化檢測(cè)，每組參數(shù)掃描32pcs物料，無論焊點(diǎn)在銅網(wǎng)口還是網(wǎng)線上，深度值均在25微米以內(nèi)，金相切片未發(fā)現(xiàn)深度超數(shù)值、銅片擊穿現(xiàn)象。
 

 

　　4.2VC均熱板—預(yù)固定激光焊接
 

　　VC均溫板預(yù)固定激光焊接工藝，通過激光束聚焦能量，將VC的頂板和底板在預(yù)固定位置進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)上下蓋產(chǎn)品固定連接。激光焊接具有精度高、熱影響區(qū)小、焊接強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)固定工藝可提高生產(chǎn)效率和裝配精度，適用于超薄、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的VC均溫板制造，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、數(shù)據(jù)中心等對(duì)散熱要求較高的領(lǐng)域。
 

　　案例分享：
 

　　焊接材料：0.1mm上蓋銅片+0.15mm下蓋銅片
 

　　工藝要求：保證具有一定強(qiáng)度，焊點(diǎn)無虛焊和擊穿現(xiàn)象，破壞試驗(yàn)后，材料呈現(xiàn)撕裂效果。
 

　　焊接難點(diǎn)：焊接過程穩(wěn)定性，大幅面范圍內(nèi)振鏡焊接，精準(zhǔn)控制焊接熱輸入，保證熔深一致性。
 

　　焊點(diǎn)外觀金相切片
 

　　4.3VC均熱板—封邊激光焊接
 

　　VC均熱板封邊激光焊接是確保腔體氣密性的核心工藝，采用高能激光束精準(zhǔn)熔接上下蓋板邊緣，形成密封焊接結(jié)構(gòu)。該技術(shù)通過聚焦微米級(jí)焊縫，顯著減少熱變形，保障平面度與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效減少傳統(tǒng)釬焊的污染與能耗問題。
 

　　案例分享：
 

　　焊接材料：0.15mm上蓋銅片+0.2mm下蓋銅片
 

　　工藝要求：銅合金VC上下蓋實(shí)現(xiàn)密封縫焊，控制焊接變形，保證一定焊接強(qiáng)度。
 

　　焊接難點(diǎn)：焊接過程穩(wěn)定性，保證熔深一致性，針對(duì)復(fù)雜焊接軌跡，保證速度一致性，精準(zhǔn)控制焊接熱輸入。
 

焊接產(chǎn)品
 

　　4.4VC均熱板—封口激光焊接
 

　　VC均熱板激光焊接封口是通過高能量密度激光束聚焦于均熱板的焊接水口部位，使金屬材料瞬間熔化并融合，形成密封焊縫。該工藝具有精度高、熱影響區(qū)小、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，能確保均熱板內(nèi)部真空環(huán)境和工質(zhì)密封，防止泄漏，保障散熱性能。激光焊接可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精度控制，適應(yīng)超薄均熱板(如0.2-0.3mm厚度)的焊接需求，同時(shí)減少熱變形，提升產(chǎn)品可靠性，是現(xiàn)代均熱板生產(chǎn)的核心技術(shù)之一。
 

　　案例分享：
 

　　焊接材質(zhì)：0.1mm Cu+0.1mm Cu 端部密封焊接
 

　　焊接要求：焊接過程穩(wěn)定，無爆點(diǎn)及虛焊現(xiàn)象，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)密封并承受一定的氣體壓力。
 

 

產(chǎn)品金相

 

　　4.5VC均熱板—VC與結(jié)構(gòu)件激光焊接
 

　　VC均熱板與結(jié)構(gòu)件的激光焊接是一種精密焊接工藝，主要用于確保VC均熱板與手機(jī)、電腦等設(shè)備的散熱結(jié)構(gòu)件緊密連接。該工藝具有以下特點(diǎn)：
 

　　高精度：激光束聚焦能量集中，可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)焊縫控制，確保焊接精度，避免虛焊、漏焊等問題。
 

　　熱影響?。壕植考訜崽匦詼p少對(duì)周邊材料的熱變形影響，尤其適用于超薄VC均熱板(如0.2-0.3mm厚度)的焊接，防止內(nèi)部工質(zhì)泄漏，保障散熱性能。
 

　　自動(dòng)化兼容：可與自動(dòng)化生產(chǎn)線集成，提高生產(chǎn)效率和一致性，滿足大規(guī)模制造需求。
 

　　該工藝是VC均熱板散熱系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)提升電子設(shè)備散熱性能和可靠性至關(guān)重要。
 

　　案例分享：
 

　　焊接材質(zhì)：0.05~0.25mm Cu/SUS/復(fù)合材料+0.3~0.6mm AL/SUS/復(fù)合材料焊接
 

　　焊接要求：焊接過程穩(wěn)定，外觀良好，滿足一定強(qiáng)度要求，無爆點(diǎn)及虛焊現(xiàn)象。
 

VC與中板焊接
 

金相切片
 

　　針對(duì)VC均熱板焊接，大族激光快速開發(fā)出新型激光焊接工藝，該工藝獲得國內(nèi)外主要VC均熱板生產(chǎn)廠商認(rèn)可及大規(guī)模應(yīng)用推廣，確立了大族激光在VC均熱板激光焊接領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者地位。
 

　　破局算力升級(jí)散熱困境
 

　　在AI+場(chǎng)景下，散熱性能已成為制約電子設(shè)備等產(chǎn)品性能升級(jí)的核心瓶頸。
 

　　作為目前行業(yè)內(nèi)唯一能提供深度穩(wěn)定控制的微米級(jí)VC散熱片整套激光焊接解決方案提供商，大族激光3C焊接及自動(dòng)化在柔性加工工藝上積極探索，有效破解VC散熱片激光焊接精度控制、熱變形平衡、缺陷防控等核心技術(shù)難點(diǎn)，突破傳統(tǒng)散熱技術(shù)局限和桎梏，滿足散熱功耗飆升時(shí)代的高熱管理需求。