一種激光封焊中大蓋板自限位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品氣密性封裝的激光封焊領(lǐng)域，針對激光封焊過程中，大蓋板 因溫度變化產(chǎn)生翹曲影響焊接質(zhì)量的問題，提出一種無需壓塊或機械限位的蓋板自限位的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光封焊技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子器件的氣密性封裝，是一種高效、高精度、高可靠的 連接方式。激光封焊采用定向激光束作為熱源，能量密度高且集中，熔池區(qū)在短時間內(nèi)熔 化，而非熔池區(qū)溫度較熔池區(qū)低很多，形成大溫度梯度，誘發(fā)熱變形，表現(xiàn)出蓋板翹曲。若蓋 板沒有固定措施，蓋板翹曲造成焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴重影響熔池區(qū)形態(tài)，輕則焊縫開裂，重 則蓋板與腔體完全脫離。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)往往通過輔助措施，對焊接過程中的蓋板進行固定，常見的有在連續(xù)焊 接之前，先局部間斷式焊接，俗稱"打點"，通過局部的焊接起到固定作用，限制后續(xù)連續(xù)焊 接過程中的熱變形。此類方法有利于控制小尺寸的激光封焊變形，但是對大尺寸蓋板效果 欠佳，且打點和連續(xù)焊接占用時間相當，加工時間增加一倍。另一種常見的方式是機械固 定，如通過在蓋板上壓上一定重量的物體（如壓塊）或者裝夾機械限位結(jié)構(gòu)，限制焊接過程 中的熱變形，如此能有效控制熱變形。但是對大尺寸蓋板，比如面積與厚度之比大于1000 的蓋板，蓋板下無支撐結(jié)構(gòu)的工件，在實施激光焊接的過程中，蓋板容易因缺乏足夠支撐力 造成蓋板被壓變形。另外在激光焊接時，每一件都需要放置壓塊或安裝輔助結(jié)構(gòu)，影響生產(chǎn) 效率和產(chǎn)品一致性。
[0004] 任穎丹等申請的發(fā)明專利"微波組件殼體與蓋板氣密封焊方法"（CN 102941411 A)中提出磁性壓塊，即壓塊和支撐底座均有磁性，依靠磁力對蓋板試壓，阻止蓋板的熱翹 曲，這與傳統(tǒng)重物壓塊無太大區(qū)別，依然是每件產(chǎn)品都需要單獨放置磁性壓塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在解決具有氣密性要求的電子產(chǎn)品，在激光焊接時不使用壓塊和輔助機 械結(jié)構(gòu)的情況下如何限制蓋板翹曲的問題。
[0006] 本發(fā)明提供的一種激光封焊大蓋板自限位的方法，通過在蓋板邊緣或腔體焊縫邊 緣制作局部突出結(jié)構(gòu)，依靠過盈配合的作用力起到限制焊接過程中蓋板熱變形的作用。其 原理是蓋板和腔體裝配時，局部突出結(jié)構(gòu)使蓋板和腔體間過盈配合，由此產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng) 力的存在使得腔體和蓋板間有摩擦力，同時突出結(jié)構(gòu)在裝配時會產(chǎn)生微觀形變，將產(chǎn)生機 械應(yīng)力。除此以外，在焊接過程中，溫度梯度造成蓋板和腔體熱膨脹程度不同，進而在蓋板 和腔體間產(chǎn)生應(yīng)力。上述三種應(yīng)力共同作用，使得蓋板和腔體緊密配合，限制了焊接過程中 的蓋板的翹曲，在保證激光封焊質(zhì)量的前提下，免去了放置壓塊或者安裝輔助結(jié)構(gòu)的步驟， 節(jié)約了生產(chǎn)時間。
[0007] 方法是在蓋板或者腔體上放置蓋板的槽（下文簡稱"蓋板槽"）內(nèi)制作小凸起結(jié) 構(gòu)，當蓋板與腔體組裝時，在蓋板和蓋板槽間會因為小凸起的存在而形成過盈配合，根據(jù)上 述原理即可實現(xiàn)焊接過程中的自限位。
[0008] 本發(fā)明的實施步驟是：
[0009] 所述一種激光封焊中大蓋板自限位的方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0010] 步驟1 :在腔體或蓋板的焊縫處設(shè)計加工局部小凸起結(jié)構(gòu)；
[0011] 步驟2 :待前道工序全部完成后，將蓋板和組件腔體裝配，保證每個凸起都與腔體 緊密配合且焊縫處接合平整。根據(jù)蓋板和腔體具體材料屬性確定凸起高度、間距和配合公 差，以在蓋板平面和腔體不發(fā)生塑性變形情況下，將蓋板壓入腔體的焊縫槽中；當小凸起處 于蓋板上時，每個凸起都與腔體緊密配合且焊縫處接合平整，當小凸起處于腔體上時，每個 凸起都與蓋板緊密配合且焊縫處接合平整；
[0012] 步驟3 :使用激光封焊設(shè)備對焊縫位置進行加工；
[0013] 步驟4 :待工件溫度下降到安全溫度后將其取出。
[0014] 有益效果
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法可實現(xiàn)蓋板的自限位，焊接過程中無需"打點"、壓塊或者 機械輔助限位。經(jīng)實踐檢驗，相對"打點"，工作效率提高50%以上，相對輔助限位，工作效 率提高30%以上，且減少了勞動強度，提高了產(chǎn)品一致性和成品率。
【附圖說明】
[0016] 圖1腔體上焊縫部位具有局部凸起結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖2蓋板上焊縫部位具有局部凸起結(jié)構(gòu)。
[0018] 其中：1為腔體，2為蓋板，3為局部凸起。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明：
[0020] 本實施例為某頻率源組件的激光封焊，腔體材料為LD31，蓋板材料為4047,厚度 為0· 75mm，尺寸為20X40mm，屬于大蓋板范疇，采用傳統(tǒng)激光封焊輔助工藝極易導(dǎo)致蓋板 變形，而采用使用壓塊和輔助機械結(jié)構(gòu)則會導(dǎo)致工作效率底下。為此，在蓋板邊緣涉及了小 凸起，小凸起高度為凸起間距10mm。在手套箱中以3kg的力將蓋板壓入腔體 蓋板槽中，焊縫處結(jié)合平整且將焊接面朝向重力方向后蓋板不脫落。然后將待焊件放在工 作臺上，待焊面朝上。接下來直接對產(chǎn)品進行激光封焊，即可得到合格的激光封焊產(chǎn)品。整 個過程中無需采用壓塊和輔助限位機構(gòu)，依靠小凸起的作用實現(xiàn)蓋板的自限位。
【主權(quán)項】
1. 一種激光封焊中大蓋板自限位的方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1:在腔體或蓋板的焊縫處設(shè)計加工局部小凸起結(jié)構(gòu)； 步驟2 :將蓋板和組件腔體裝配：在蓋板平面和腔體不發(fā)生塑性變形情況下，將蓋板壓 入腔體的焊縫槽中；當小凸起處于蓋板上時，每個凸起都與腔體緊密配合且焊縫處接合平 整，當小凸起處于腔體上時，每個凸起都與蓋板緊密配合且焊縫處接合平整； 步驟3 :使用激光封焊設(shè)備對焊縫位置進行加工； 步驟4 :待工件溫度下降到安全溫度后將其取出。
2. -種激光封焊中大蓋板自限位的方法，其特征在于：所述大蓋板的面積與厚度之比 大于1000。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種激光封焊中大蓋板自限位的方法，在蓋板或者腔體上放置蓋板的槽內(nèi)制作小凸起結(jié)構(gòu)，當蓋板與腔體組裝時，在蓋板和蓋板槽間會應(yīng)為小凸起的存在而形成過盈配合，實現(xiàn)焊接過程中的自限位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法可實現(xiàn)蓋板的自限位，焊接過程中無需“打點”、壓塊或者機械輔助限位。經(jīng)實踐檢驗，相對“打點”，工作效率提高50％以上，相對輔助限位，工作效率提高30％以上，且減少了勞動強度，提高了產(chǎn)品一致性和成品率。
【IPC分類】B23K26-70
【公開號】CN104526162
【申請?zhí)枴緾N201410682362
【發(fā)明人】孫毅, 崔西會, 何文燦, 陳忠睿
【申請人】中國電子科技集團公司第二十九研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月24日