一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：（1）视觉对位；（2）激光点焊定位：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝各边进行等距离多个点的激光点焊，以固定铝合金壳体和铝合金盖板；（3）激光密封焊接：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工艺参数为：激光脉冲峰值功率1700W～2200W，脉冲波形为矩形波，脉冲宽度2ms～4ms，脉冲重复频率10Hz～30Hz，焊接速度108mm/min～270mm/min，离焦量0mm～-2mm。本发明专利技术能有效的消除复合铝合金外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔，所封装的复合铝合金外壳具有焊缝外观美观、气密性高、可靠性高、效率高、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺
本专利技术主要涉及到微组装组件封装测试工艺
，特指一种适用于复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺。
技术介绍
随着现代先进集成电路和微波技术的迅猛发展，电子器件和组件的封装质量对整机系统性能的影响程度不断增大。据统计，在目前限制微波器件性能的因素中，30%的器件失效与电子封装有关。封装不仅对芯片具有机械支撑和环境保护的作用，使其避免大气中的水气、杂质和各种化学气氛的污染和侵蚀，从而使器件内部芯片能稳定地发挥正常的电气功能；而且对器件和电路的热性能乃至可靠性也起到重要作用。目前一个电路的封装成本已几乎与芯片的成本相当，可以说封装对器件的性能有着决定性的影响。微波集成电路组件的密封封装对于宇航应用产品及某些军用产品时非常重要的，它能有效地克服组件内电路短路故障及腐蚀现象。目前，用于电子器件和组件气密性封装的金属材料有可伐合金、碳钢、不锈钢、铝合金、铝硅合金、铜合金等。铝合金具有比重小、强度高、导电率高、无磁性、耐锈蚀、热稳定性好、易加工成形和成本低等优点，因而在航空航天、船舶、机械、电器和汽车制造等方面得到广泛的应用。常用的金属外壳密封方法有：环氧胶粘接、软钎焊、平行缝焊、电子束焊接和激光封焊等。激光封焊是利用激光束优良的方向性和高功率密度的特点，通过光学系统将激光束聚集在很小的区域和很短的时间内，使被焊处形成一个能量高度集中的局部热源区，从而使被焊物形成牢固的焊点和焊缝，具有热影响区小、可靠性和密封性好、无接触等特点，它不仅生产率高，而且焊缝性能好，所有焊缝强度等于或优于母材，并且对封口形状无要求，因此，当封装材料为铝合金、铜等低电阻材料或封口形状不规则时，激光封焊是很好的选择。用于气密性封装的铝合金微波组件外壳的盖板通常采用牌号为4047或4A11、壳体一般采用牌号为6061或6063的铝合金，6061及6063铝合金属于6系Al-Mg-Si铝合金，有良好的可塑性和可焊性，但抗蚀性一般，影响产品的成品率和可靠性，必须通过氧化等手段增加其抗蚀性，从而增加了成本。而牌号为5A05牌号的铝合金属于Al-Mg系防锈铝合金，其特点是具有优良的抗蚀性和良好的塑性，但是采用一般的激光焊接工艺却易产生多种焊接缺陷，如焊缝气孔超标、夹渣、接头力学性能不达标等。由于电子器件和组件内部的电路和裸芯片结构复杂、成本非常高，因此研究一种合适的激光焊接工艺方法用来实现5A05的铝合金壳体与4047或4A11盖板配合的复合铝合金电子器件和组件外壳的气密性封装具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种效率高、成本低、能够提高焊接密封效果的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，以有效消除5A05的壳体与4047或4A11盖板配合的复合铝合金外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔，且能保证封装的复合铝合金外壳具有高气密性和高可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：（1）视觉对位：将清洗和真空烘烤后的复合铝合金外壳固定于手套箱内，所述复合铝合金外壳包括铝合金壳体和铝合金盖板，采用旁轴视觉定位系统对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行自动识别；（2）激光点焊定位：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝各边进行等距离多个点的激光点焊，以固定铝合金壳体和铝合金盖板；（3）激光密封焊接：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工艺参数为：激光脉冲峰值功率1700W～2200W，脉冲波形为矩形波，脉冲宽度2ms～4ms，脉冲重复频率10Hz～30Hz，焊接速度108mm/min～270mm/min，离焦量0mm～-2mm。作为本专利技术的进一步改进，所述铝合金壳体为5A05铝合金壳体，所述铝合金盖板为4047或4A11铝合金盖板。作为本专利技术的进一步改进，优选的，所述激光点焊的工艺参数为：激光脉冲峰值功率1700W～2200W，脉冲波形为矩形波，脉冲宽度2ms～4ms，离焦量0mm～-2mm。作为本专利技术的进一步改进，优选的，所述步骤（2）中，对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝的各条边分别进行激光点焊。作为本专利技术的进一步改进，优选的，每条边上沿边长等距离激光点焊多个点。作为本专利技术的进一步改进，优选的，进行步骤（3）时，开启吸烟尘装置。作为本专利技术的进一步改进，优选的，所述步骤（1）中，所述手套箱内为氩气保护环境，水含量为20PPM以下，氧气含量为20PPM以下。作为本专利技术的进一步改进，优选的，所述步骤（1）中，所述清洗的详细步骤为：依次采用甲醇和异丙醇对复合铝合金外壳进行清洗，再采用无尘纸擦拭以去除表面油污，最后用氮气吹干。作为本专利技术的进一步改进，优选的，所述步骤（1）中，所述真空烘烤的工艺参数为：在温度为120℃～150℃、真空度为10Pa～15Pa的条件下进行真空烘烤，烘烤时间为3～5小时。作为本专利技术的进一步改进，优选的，在激光密封焊接完成后，将已密封焊接的复合铝合金外壳进行氩气循环清洗。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（3）中采用Nd:YAG固体脉冲激光器进行激光密封焊接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，采用激光器对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行焊接，激光封焊具有热影响区小、热变形小、加工速度高、加工过程无接触、可加工异形结构工件、可在特定保护气氛或者真空环境下进行焊接等优点；尤其适合5A05的壳体与4047或4A11盖板配合的复合铝合金外壳。2、本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，选择矩形波作为激光脉冲波形实施激光密封焊接，有效的消除了复合铝合金外壳激光焊接焊缝处的裂纹。3、本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，对脉冲激光焊接工艺参数进行了优化，实现了复合铝合金外壳的气密性封装，气密性封装后的复合铝合金外壳的气密性满足标准要求。4、本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，进一步通过外壳清洗、高温烘烤以及在高纯氩气、无水无氧环境下的手套箱内进行激光密封焊接，有效的消除了复合铝合金外壳激光焊接焊缝处的气孔。5、本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，所封装的复合铝合金外壳具有焊缝外观美观、气密性高、可靠性高、效率高、成本低等众多优势，能保护器件和组件内部的电路免受潮湿、酸雨和盐雾等各种苛刻环境条件的腐蚀和机械损伤，能长期保持器件和组件高的可靠性和稳定性，可广泛应用于雷达、微波、光电、动力电池等领域的器件和组件的密封性封装。附图说明图1为本专利技术复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺的流程示意图。图2为本专利技术在具体应用实例中所采用的矩形波形示意图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：本实施例中待激光密封焊接的复合铝合金外壳为30mm×30mm，内腔体积约为3.7cm3，该复合铝合金外壳包括5A05铝合金壳体和4047铝合金盖板，焊接接头采用对接的方式，盖板厚度为1mm，壳体与盖板的配合间隙为0.06mm。如图1所示，本专利技术的复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：（1）清洗：依次采用甲醇、异丙醇对复合铝合金外壳进行浸泡，浸泡后用无尘纸将该复合铝合金外壳内外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：（1）视觉对位：将清洗和真空烘烤后的复合铝合金外壳固定于手套箱内，所述复合铝合金外壳包括铝合金壳体和铝合金盖板，采用旁轴视觉定位系统对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行自动识别； （2）激光点焊定位：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝各边进行等距离多个点的激光点焊，以固定铝合金壳体和铝合金盖板；（3）激光密封焊接：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工艺参数为：激光脉冲峰值功率1700 W～2200W，脉冲波形为矩形波，脉冲宽度2ms～4ms，脉冲重复频率10Hz～30Hz，焊接速度108 mm/min～270 mm/min，离焦量0mm～‑2mm。

【技术特征摘要】
1.一种复合铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：（1）视觉对位：将清洗和真空烘烤后的复合铝合金外壳固定于手套箱内，所述复合铝合金外壳包括铝合金壳体和铝合金盖板，采用旁轴视觉定位系统对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行自动识别；（2）激光点焊定位：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝各边进行等距离多个点的激光点焊，以固定铝合金壳体和铝合金盖板；（3）激光密封焊接：对铝合金壳体和铝合金盖板的接缝进行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工艺参数为：激光脉冲峰值功率1800W～2000W，脉冲波形为矩形波，脉冲宽度3ms，脉冲重复频率15Hz～18Hz，焊接速度135mm/min～162mm/min，离焦量-1mm～-0.5mm；焊斑重叠率为75%；所述铝合金壳体为5A05的壳体，所述铝合金盖板为4047或4A11盖板；所述步骤（1）中，所述手套箱内为氩气保护环境，水含量为20PPM以下，氧气含量为20PPM以下；所述步骤（1）中，所述清洗的详细步骤为：依次采用甲醇和异丙醇对复合铝合金外壳进行清洗，再采用无尘纸擦拭以去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瓛，邓斌，万喜新，王学仕，周水清，杨金，文正，何永平，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43