鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金密封結(jié)構(gòu)的釬焊工藝，具體涉及一種鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子、通訊等行業(yè)的設(shè)備中，某些電子元器件要求在特定的環(huán)境中使用，故而這些電子元器件需要密封，以避免空氣中的灰塵污染器件、及環(huán)境中的有害氣氛的污染，從而確保其可靠性。
[0003]而鋁合金結(jié)構(gòu)件具有強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕好等特性，因此在電子元器件的密封結(jié)構(gòu)中被使用。比如鋁波導(dǎo)、鋁屏蔽盒和鋁微帶盒等高頻器件均采用釬焊工藝進(jìn)行密封。這些密封結(jié)構(gòu)的前面幾步釬焊工藝可以采用火焰釬焊、釬劑釬焊等方式進(jìn)行封裝，但是最后一步密封工藝的過(guò)程是將電子元器件置于密封結(jié)構(gòu)中再進(jìn)行蓋板與箱體的連接，因此，該鋁合金結(jié)構(gòu)的連接溫度不能過(guò)高，以避免箱體內(nèi)的電子元器件在密封時(shí)受到蓋板與箱體的焊接時(shí)熱影響而發(fā)生性能下降甚至損壞。
[0004]而目前涉及鋁合金的低溫連接存在以下問(wèn)題，首先電子行業(yè)中往往采用Sn基釬料連接Cu，而電子元器件的連接溫度一般在250°C以下，因此后續(xù)連接工藝對(duì)電子元器件加熱后溫度也不應(yīng)超過(guò)250°C，以避免對(duì)電子元器件焊點(diǎn)的損害。但是目前采用Sn基釬料釬焊鋁合金時(shí)，低溫釬劑的開(kāi)發(fā)尚且不成熟，故而不能使用釬劑釬焊。而鋁合金連接時(shí)氧化膜的破除就成為低溫連接鋁合金的難點(diǎn)，可以采用真空釬焊工藝對(duì)鋁合金進(jìn)行無(wú)釬劑連接，但是鋁合金氧化膜在真空中的分解溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)250°C，仍然會(huì)對(duì)密封結(jié)構(gòu)中的電子元器件發(fā)生損壞，且在真空中對(duì)整個(gè)密封試件進(jìn)行整體加熱，意味著電子元器件本身焊點(diǎn)會(huì)經(jīng)歷再次熱循環(huán)熔化而導(dǎo)致失效。
[0005]目前現(xiàn)有的技術(shù)是采用磁控濺射方法在鋁合金密封結(jié)構(gòu)表面鍍覆上一層Cu層，再采用電烙鐵將Sn基釬料加熱把改性過(guò)的密封件蓋板與箱體進(jìn)行連接，即把Sn與Al的連接問(wèn)題轉(zhuǎn)換為Sn與Cu的連接問(wèn)題，這種方法也可以在較低的溫度下對(duì)密封結(jié)構(gòu)實(shí)施連接且不破壞電子元器件的性能。但是在鋁合金表面進(jìn)行磁控濺射鍍覆一層Cu層，工藝復(fù)雜，成本較高，且耗時(shí)較長(zhǎng)，不利于工程應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，減小密封件受熱，密封件內(nèi)部的電子元器件不受熱影響。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是:
[0008]鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，用于對(duì)內(nèi)置電子元器件的鋁合金腔體的密封釬焊封裝，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行:a、釬焊前用砂紙打磨待釬焊的接頭鋁合金表面，并用丙酮進(jìn)行擦拭清理；b、將低溫Sn基釬料置于鋁合金密封面搭接端部一側(cè)；c、用燃?xì)庋媪鲗?duì)釬料進(jìn)行局部往復(fù)加熱使釬料熔化并保持液態(tài)，對(duì)母材不進(jìn)行加熱；d、對(duì)待焊鋁合金腔體施加超聲振動(dòng)，其中超聲波振動(dòng)頻率18?25KHz，振幅4?20 μ m，超聲發(fā)生位置在密封結(jié)構(gòu)上板，施加超聲時(shí)長(zhǎng)0.1?60s，移動(dòng)超聲頭使整個(gè)結(jié)構(gòu)連接面的釬料都實(shí)現(xiàn)填縫；e、超聲振動(dòng)結(jié)束后，試件自然冷卻完成密封。
[0009]采用本發(fā)明方法，具有的突出優(yōu)點(diǎn)是:
[0010](I)本方法對(duì)鋁合金密封結(jié)構(gòu)焊接時(shí)不進(jìn)行整體加熱，僅對(duì)釬料區(qū)域進(jìn)行局部加熱，密封件受熱極少，密封件內(nèi)部的電子元器件不受熱影響。
[0011](2)本方法采用火焰加熱的方法對(duì)釬料局部區(qū)域進(jìn)行加熱，與傳統(tǒng)釬焊方法中對(duì)母材和釬料整體加熱的方式相比，加熱方式靈活，節(jié)省能源，有利環(huán)保。
[0012](3)本方法可在大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)鋁合金密封件的低溫焊接，焊接表面無(wú)需特別清理，工藝簡(jiǎn)單，焊接效率高，適合工程應(yīng)用。
[0013](4)本方法選擇利用超聲波空化作用使得密封結(jié)構(gòu)鋁合金的氧化膜徹底破碎，并利用超聲波誘導(dǎo)釬料填縫，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量連接，此過(guò)程無(wú)需使用釬劑，釬縫耐腐蝕性、密封性能好。
[0014](5)本方法采用火焰加熱與超聲波釬焊復(fù)合的焊接方法，燃?xì)饣鹧婵蓪?duì)不同位置進(jìn)行加熱、超聲波釬焊可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的密封結(jié)構(gòu)焊接，因此本方法適用于各種尺寸結(jié)構(gòu)的電子元器件密封件的焊接。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為電子元器件密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊過(guò)程及裝置示意圖。圖中:1-密封結(jié)構(gòu)箱體2-燃?xì)饣鹧嫜b置3-密封結(jié)構(gòu)蓋板
[0016]4-超聲頭5-Sn基釬料。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式按照以下步驟進(jìn)行:a、釬焊前用砂紙打磨待釬焊的鋁合金蓋板3表面和箱體I表面，并用丙酮進(jìn)行擦拭清理；b、將低溫Sn基釬料5置于鋁合金密封面搭接端部一側(cè)；c、用燃?xì)庋媪?對(duì)釬料5進(jìn)行局部往復(fù)加熱使之熔化并保持液態(tài)，但對(duì)母材不進(jìn)行加熱；d、施加超聲振動(dòng)，其中超聲波振動(dòng)頻率18?25KHz，振幅4?20 μ m，超聲引入位置在密封結(jié)構(gòu)上板，每個(gè)位置施加超聲0.1?60s，移動(dòng)超聲頭4使整個(gè)結(jié)構(gòu)連接面的釬料都實(shí)現(xiàn)填縫；e、超聲振動(dòng)結(jié)束后，試件自然冷卻完成密封。所用電子元器件密封結(jié)構(gòu)為鋁合金蓋板和鋁合金箱體；所用Sn基釬料可以為純Sn釬料、Sn-9Zn釬料。
[0018]依據(jù)以上步驟，當(dāng)密封結(jié)構(gòu)釬縫搭接長(zhǎng)度在2?15mm范圍內(nèi)時(shí)，可獲得無(wú)缺陷的良好釬縫，并且釬料填縫長(zhǎng)度在5?10mm，可以成功的實(shí)現(xiàn)密封結(jié)構(gòu)蓋板與箱體的連接，并不損壞密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部電子元器件的性能。
[0019]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，用于對(duì)內(nèi)置電子元器件的鋁合金腔體的密封釬焊封裝，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行:a、釬焊前用砂紙打磨待釬焊的接頭鋁合金表面，并用丙酮進(jìn)行擦拭清理；b、將低溫Sn基釬料置于鋁合金密封面搭接端部一側(cè)；c、用燃?xì)庋媪鲗?duì)釬料進(jìn)行局部往復(fù)加熱使釬料熔化并保持液態(tài)，對(duì)母材不進(jìn)行加熱；d、對(duì)待焊鋁合金腔體施加超聲振動(dòng)，其中超聲波振動(dòng)頻率18?25KHz，振幅4?20 μ m，超聲發(fā)生位置在密封結(jié)構(gòu)上板，施加超聲時(shí)長(zhǎng)0.1?60s，移動(dòng)超聲頭使整個(gè)結(jié)構(gòu)連接面的釬料都實(shí)現(xiàn)填縫；e、超聲振動(dòng)結(jié)束后，試件自然冷卻完成密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，其特征在于，所述Sn基釬料為純Sn釬料、Sn-9Zn釬料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，其特征在于，所述接頭形式為搭接形式，釬縫搭接長(zhǎng)度在2?15mm，釬料可填縫長(zhǎng)度在5?15mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述之鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，其特征在于，火焰僅對(duì)釬料所在位置進(jìn)行局部往復(fù)加熱，不對(duì)母材整體加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，其特征在于，所述超聲施加在密封結(jié)構(gòu)的上板，移動(dòng)超聲頭在多個(gè)位置駐留，使整個(gè)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)填縫。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁合金密封結(jié)構(gòu)局部火焰加熱超聲波釬焊方法，用于對(duì)內(nèi)置電子元器件的鋁合金腔體的密封釬焊封裝。按以下步驟：a、砂紙打磨清理待釬焊的接頭鋁合金表面；b、將低溫Sn基釬料置于鋁合金密封面搭接端部一側(cè)；c、用燃?xì)庋媪鲗?duì)釬料進(jìn)行局部往復(fù)加熱使釬料熔化并保持液態(tài)，對(duì)母材不進(jìn)行加熱；d、對(duì)待焊鋁合金腔體施加超聲振動(dòng)；e、超聲振動(dòng)結(jié)束后，試件自然冷卻完成密封。本發(fā)明方法對(duì)鋁合金密封結(jié)構(gòu)焊接時(shí)不進(jìn)行整體加熱，僅對(duì)釬料區(qū)域進(jìn)行局部加熱，密封件受熱極少，密封件內(nèi)部的電子元器件不受熱影響。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，焊接效率高，適合工程應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】B23K1-20, B23K1-00, B23K1-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104625289
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510031733
【發(fā)明人】李遠(yuǎn)星, 朱宗濤, 陳輝, 楊濤, 何永攀
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日