佛冶设备——超薄超细智能手机热管拉拔工艺及组织性能演变

关键词：智能手机热管；无氧铜；拉拔工艺；组织演变；力学性能；导电率

随着电子产品的高功耗和轻携化发展，其芯片内部的热功耗和热密度越来越高，以当下典型的轻薄便携型电子产品———智能手机为例， 随着 5G 时代的到来，5G 智能手机的 SoC 芯片的热功耗普遍已达 3~5 Ｗ，其热功耗较 4G 智能手机增加了 2.5 倍，但是与此同时，整机厚度已减薄至 9 ｍｍ 以下，散热空间被限制得越来越小。因此，必须采用散热效率更高的冷却方法。热管利用导热介质在真空下实现气液相变来进行高效换热的过程，从而将发热端的热量传递至冷凝端，并能够实现热传递的不断循环。具有导热系数高、响应速度快、温度均匀性好、重量轻、体积小、无需额外能源驱动等显著优点，受限于轻薄便携型电子产品狭小的散热空间，超薄超细智能手机热管将成为解决目前微型电子设备高功耗散热的主要方案，有着十分广泛的应用前景。

热管由传热工质、毛细结构和管壳构成，微型热管所用的管壳一般采用无氧铜管，拉拔作为铜管的主要成形工艺， 一般采用游动芯头拉拔成形， 该成形工艺具有管材表面光洁度高、 尺寸控制精度高、 拉拔力小、 道次变形量大、 生产效率高的优势。

关于铜管拉拔成形工艺的研究已经较为深入，曾艳祥借助有限元分析软件对游动芯头拉拔和固定芯头拉拔进行对比分析，发现游动芯头的拉拔应力明显小于固定芯头，且周向残余应力值更小。刘劲松等借助有限元软件对 TP2 铜管的拉拔道次进行优化，并研究了多道次铜管拉拔的组织和力学性能演变。

王松伟等进一步研究发现，铜管在拉拔变形时内部织构发生转动，由原始轧制态 {001｝ <110>、{111}<110>织构转变为以 {110}<100>、{110}<111>为主的织构类型， 且孪晶显著减少。

目前铜管拉拔工艺研究集中在 TP2 铜管，且大多数管壁较厚，工艺已经相对较为成熟， 但对于热管用无氧铜管的研究并不多，特别是壁厚在 0.1 mm 以下的超薄超细无氧铜管。由于智能手机用无氧铜管径小、壁薄，不同于普通 TP2 铜管的拉拔成形，在普通盘拉成形机上拉拔容易拉断，且对拉拔模具的设计精度要求较高，需要对拉拔道次和加工量进行优化设计。

本文采用液压直拉机多道次拉拔成形出 Ф2 mm（外径）×0.08 ｍｍ（壁厚）规格的热管用超薄超细无氧铜管，并对各道次的铜管的组织结构、力学性能和导电性能的变化规律进行了研究。