一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，包括以下步驟：（1）視覺對位；（2）激光點焊定位：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫各邊進行等距離多個點的激光點焊，以固定鋁合金殼體和鋁合金蓋板；（3）激光密封焊接：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工藝參數為：激光脈沖峰值功率1700W～2200W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度2ms～4ms，脈沖重復頻率10Hz～30Hz，焊接速度108mm/min～270mm/min，離焦量0mm～-2mm。本發明專利技術能有效的消除復合鋁合金外殼激光焊接焊縫處的裂紋和氣孔，所封裝的復合鋁合金外殼具有焊縫外觀美觀、氣密性高、可靠性高、效率高、成本低等優點。

【技術實現步驟摘要】
一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝
本專利技術主要涉及到微組裝組件封裝測試工藝
，特指一種適用于復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝。
技術介紹
隨著現代先進集成電路和微波技術的迅猛發展，電子器件和組件的封裝質量對整機系統性能的影響程度不斷增大。據統計，在目前限制微波器件性能的因素中，30%的器件失效與電子封裝有關。封裝不僅對芯片具有機械支撐和環境保護的作用，使其避免大氣中的水氣、雜質和各種化學氣氛的污染和侵蝕，從而使器件內部芯片能穩定地發揮正常的電氣功能；而且對器件和電路的熱性能乃至可靠性也起到重要作用。目前一個電路的封裝成本已幾乎與芯片的成本相當，可以說封裝對器件的性能有著決定性的影響。微波集成電路組件的密封封裝對于宇航應用產品及某些軍用產品時非常重要的，它能有效地克服組件內電路短路故障及腐蝕現象。目前，用于電子器件和組件氣密性封裝的金屬材料有可伐合金、碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鋁硅合金、銅合金等。鋁合金具有比重小、強度高、導電率高、無磁性、耐銹蝕、熱穩定性好、易加工成形和成本低等優點，因而在航空航天、船舶、機械、電器和汽車制造等方面得到廣泛的應用。常用的金屬外殼密封方法有：環氧膠粘接、軟釬焊、平行縫焊、電子束焊接和激光封焊等。激光封焊是利用激光束優良的方向性和高功率密度的特點，通過光學系統將激光束聚集在很小的區域和很短的時間內，使被焊處形成一個能量高度集中的局部熱源區，從而使被焊物形成牢固的焊點和焊縫，具有熱影響區小、可靠性和密封性好、無接觸等特點，它不僅生產率高，而且焊縫性能好，所有焊縫強度等于或優于母材，并且對封口形狀無要求，因此，當封裝材料為鋁合金、銅等低電阻材料或封口形狀不規則時，激光封焊是很好的選擇。用于氣密性封裝的鋁合金微波組件外殼的蓋板通常采用牌號為4047或4A11、殼體一般采用牌號為6061或6063的鋁合金，6061及6063鋁合金屬于6系Al-Mg-Si鋁合金，有良好的可塑性和可焊性，但抗蝕性一般，影響產品的成品率和可靠性，必須通過氧化等手段增加其抗蝕性，從而增加了成本。而牌號為5A05牌號的鋁合金屬于Al-Mg系防銹鋁合金，其特點是具有優良的抗蝕性和良好的塑性，但是采用一般的激光焊接工藝卻易產生多種焊接缺陷，如焊縫氣孔超標、夾渣、接頭力學性能不達標等。由于電子器件和組件內部的電路和裸芯片結構復雜、成本非常高，因此研究一種合適的激光焊接工藝方法用來實現5A05的鋁合金殼體與4047或4A11蓋板配合的復合鋁合金電子器件和組件外殼的氣密性封裝具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的不足，本專利技術提供一種效率高、成本低、能夠提高焊接密封效果的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，以有效消除5A05的殼體與4047或4A11蓋板配合的復合鋁合金外殼激光焊接焊縫處的裂紋和氣孔，且能保證封裝的復合鋁合金外殼具有高氣密性和高可靠性。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，包括以下步驟：（1）視覺對位：將清洗和真空烘烤后的復合鋁合金外殼固定于手套箱內，所述復合鋁合金外殼包括鋁合金殼體和鋁合金蓋板，采用旁軸視覺定位系統對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行自動識別；（2）激光點焊定位：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫各邊進行等距離多個點的激光點焊，以固定鋁合金殼體和鋁合金蓋板；（3）激光密封焊接：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工藝參數為：激光脈沖峰值功率1700W～2200W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度2ms～4ms，脈沖重復頻率10Hz～30Hz，焊接速度108mm/min～270mm/min，離焦量0mm～-2mm。作為本專利技術的進一步改進，所述鋁合金殼體為5A05鋁合金殼體，所述鋁合金蓋板為4047或4A11鋁合金蓋板。作為本專利技術的進一步改進，優選的，所述激光點焊的工藝參數為：激光脈沖峰值功率1700W～2200W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度2ms～4ms，離焦量0mm～-2mm。作為本專利技術的進一步改進，優選的，所述步驟（2）中，對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫的各條邊分別進行激光點焊。作為本專利技術的進一步改進，優選的，每條邊上沿邊長等距離激光點焊多個點。作為本專利技術的進一步改進，優選的，進行步驟（3）時，開啟吸煙塵裝置。作為本專利技術的進一步改進，優選的，所述步驟（1）中，所述手套箱內為氬氣保護環境，水含量為20PPM以下，氧氣含量為20PPM以下。作為本專利技術的進一步改進，優選的，所述步驟（1）中，所述清洗的詳細步驟為：依次采用甲醇和異丙醇對復合鋁合金外殼進行清洗，再采用無塵紙擦拭以去除表面油污，最后用氮氣吹干。作為本專利技術的進一步改進，優選的，所述步驟（1）中，所述真空烘烤的工藝參數為：在溫度為120℃～150℃、真空度為10Pa～15Pa的條件下進行真空烘烤，烘烤時間為3～5小時。作為本專利技術的進一步改進，優選的，在激光密封焊接完成后，將已密封焊接的復合鋁合金外殼進行氬氣循環清洗。作為本專利技術的進一步改進，所述步驟（3）中采用Nd:YAG固體脈沖激光器進行激光密封焊接。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：1、本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，采用激光器對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行焊接，激光封焊具有熱影響區小、熱變形小、加工速度高、加工過程無接觸、可加工異形結構工件、可在特定保護氣氛或者真空環境下進行焊接等優點；尤其適合5A05的殼體與4047或4A11蓋板配合的復合鋁合金外殼。2、本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，選擇矩形波作為激光脈沖波形實施激光密封焊接，有效的消除了復合鋁合金外殼激光焊接焊縫處的裂紋。3、本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，對脈沖激光焊接工藝參數進行了優化，實現了復合鋁合金外殼的氣密性封裝，氣密性封裝后的復合鋁合金外殼的氣密性滿足標準要求。4、本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，進一步通過外殼清洗、高溫烘烤以及在高純氬氣、無水無氧環境下的手套箱內進行激光密封焊接，有效的消除了復合鋁合金外殼激光焊接焊縫處的氣孔。5、本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，所封裝的復合鋁合金外殼具有焊縫外觀美觀、氣密性高、可靠性高、效率高、成本低等眾多優勢，能保護器件和組件內部的電路免受潮濕、酸雨和鹽霧等各種苛刻環境條件的腐蝕和機械損傷，能長期保持器件和組件高的可靠性和穩定性，可廣泛應用于雷達、微波、光電、動力電池等領域的器件和組件的密封性封裝。附圖說明圖1為本專利技術復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝的流程示意圖。圖2為本專利技術在具體應用實例中所采用的矩形波形示意圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本專利技術作進一步描述，但并不因此而限制本專利技術的保護范圍。實施例1：本實施例中待激光密封焊接的復合鋁合金外殼為30mm×30mm，內腔體積約為3.7cm3，該復合鋁合金外殼包括5A05鋁合金殼體和4047鋁合金蓋板，焊接接頭采用對接的方式，蓋板厚度為1mm，殼體與蓋板的配合間隙為0.06mm。如圖1所示，本專利技術的復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，包括以下步驟：（1）清洗：依次采用甲醇、異丙醇對復合鋁合金外殼進行浸泡，浸泡后用無塵紙將該復合鋁合金外殼內外本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，包括以下步驟：（1）視覺對位：將清洗和真空烘烤后的復合鋁合金外殼固定于手套箱內，所述復合鋁合金外殼包括鋁合金殼體和鋁合金蓋板，采用旁軸視覺定位系統對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行自動識別；?（2）激光點焊定位：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫各邊進行等距離多個點的激光點焊，以固定鋁合金殼體和鋁合金蓋板；（3）激光密封焊接：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工藝參數為：激光脈沖峰值功率1700?W～2200W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度2ms～4ms，脈沖重復頻率10Hz～30Hz，焊接速度108?mm/min～270?mm/min，離焦量0mm～?2mm。

【技術特征摘要】
1.一種復合鋁合金外殼的激光密封焊接工藝，包括以下步驟：（1）視覺對位：將清洗和真空烘烤后的復合鋁合金外殼固定于手套箱內，所述復合鋁合金外殼包括鋁合金殼體和鋁合金蓋板，采用旁軸視覺定位系統對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行自動識別；（2）激光點焊定位：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫各邊進行等距離多個點的激光點焊，以固定鋁合金殼體和鋁合金蓋板；（3）激光密封焊接：對鋁合金殼體和鋁合金蓋板的接縫進行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工藝參數為：激光脈沖峰值功率1800W～2000W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度3ms，脈沖重復頻率15Hz～18Hz，焊接速度135mm/min～162mm/min，離焦量-1mm～-0.5mm；焊斑重疊率為75%；所述鋁合金殼體為5A05的殼體，所述鋁合金蓋板為4047或4A11蓋板；所述步驟（1）中，所述手套箱內為氬氣保護環境，水含量為20PPM以下，氧氣含量為20PPM以下；所述步驟（1）中，所述清洗的詳細步驟為：依次采用甲醇和異丙醇對復合鋁合金外殼進行清洗，再采用無塵紙擦拭以去除...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙瓛，鄧斌，萬喜新，王學仕，周水清，楊金，文正，何永平，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第四十八研究所，
類型：發明
國別省市：湖南;43