CN103846549B - 一种电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，使用激光焊接方式来封闭产品壳体，同时采具有冷却系统的具有散热器、水冷却系统或风冷却系统工作台，通过调整激光焊接工艺参数，叠加冷却条件，保证焊接件的冷却降温，使焊接顺利进行。这种封闭方式能够有效解决螺钉紧固方式带来的紧固失效问题，提高成件密封的可靠性和美观性，简化了封装流程，生产效率大大提高。

Description

一种电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法

技术领域

本发明涉及一种封装电子集成器件壳体的方法，更具体地涉及一种使用激光焊接方式封闭电子产品成件及电子集成器件产品壳体的方法。

背景技术

随着电子工业的发展和工业自动化程度的提高，工业产品在设计、加工、使用过程中产业化需要，工业产品中越来越多的功能性部件采用模块化设计，以方便设计、制造集成、使用更换等环节的工作，特别是在航空、航天、船舶、电子工业等要求高可靠、轻量化的产品中需求更加明显，功能性部件模块化、集成化，便于设计开发、使用过程中的快速更换。具体的实现方法多是将集成测试完成的功能性的电子电路安装在一个铝制盒体内部，再将盒体顶盖封闭。

目前使用较为普遍的封闭盒体的方式是采用螺拴连接方式。既按照需要的尺寸加工一个金属箱体，箱体相应位置预先加工螺纹孔，将集成测试好的电子成件固定在箱体内部，导通测试合格后，用螺钉固定金属箱体的顶盖，完成该功能性电子成件。这种方式存在如下缺点：

1)密封不好；箱体和顶盖紧靠螺钉的紧固力压紧，因为电子成件的体积一般都非常小，空间有限，很难再叠加垫篇弹簧等紧固件，成件在飞行、震动、温度变化等复杂环境下可能在成螺钉松动，紧固、密封失效。

2)加工繁琐；因为使用条件对于体积和重量的要求十分严格，希望部件体积和重量尽量小，电子成件壳体的加工精度都非常高，一般采用铝合金精密机加成形，壳体壁厚一般只有1-2mm，为了紧固内部需要加工台阶以放置螺纹孔，螺纹多为1-3mm的精密螺纹，加工精度高，加工难度大。

3)保密性差，电子成件都要实现特定的功能，产品的设计研发耗费了大量成本，有知识产权在内，制造者都不希望产品结构被模仿，都希望电路被密封进壳体后难以看到内部结构。

4)美观性差，壳体和顶盖密封，采用螺钉紧固连接，一般需要四个或以上螺钉，表面一致性差，影响美观。

发明内容

本发明针对上述现有封闭电子成件外部箱体方式的问题，本发明公开了一种电子成件及电子产品外壳的激光焊接封装方法，旨在提出一种新的封闭箱体方法，一种使用激光焊接方式来封闭电子产品成件及电子集成器件产品外壳体的方法。这种封闭方式能够有效解决螺钉紧固方式带来的紧固失效问题，提高成件密封的可靠性和美观性。

但是激光焊焊接区域的温度较高，而待封装的功能性产品的内部电子元器件一般要求在温度保持在80摄氏度以下，才能有效工作，为了避免激光能量输入使得被封闭壳体及内部的电子元器件温度超过规定温度，采用小工艺规范和加强待焊件散热等措施保证封闭在壳体内部的电子元器件温度不超过规定的80摄氏度，温度控制效果有效。

本发明的方法包括器件壳体结构推荐、壳体激光焊接环境要求、壳体激光焊接的前处理方法、不同规格结构的壳体相应的激光焊接参数推荐等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

根据壳体结构材料、尺寸选取工艺参数地，根据结构尺寸形状，采取相应的冷却措施，控制焊接过程内部电子元器件温度保持在80摄氏度以下。

具体方法如下：

第一步，确定待封装的电子成件或电子产品壳体的装配间隙和装配阶差；一般情况下,要求装配间隙和装配接差小于激光焊接区域材料厚度的10％～15％，具体要求见表1铝合金、钛合金激光焊接装配条件允许范围；

第二步，根据待封装的电子成件或电子产品壳体的结构尺寸形状，确定冷却平台的冷却方式；冷却平台使用常规的片式散热器，将待激光焊封闭的产品平置在散热器的安装平面上，两者间涂导热硅脂，以填充待焊件与散热器之间的间隙,增强散热效果；根据待激光焊封闭产品的体积、厚度等结构特点选择附加冷却方式，可选择使用风机风冷和/或使用循环冷却水水冷散热器散热片的方式增强散热器的冷却效果，以保证在焊接过程中被封闭壳体内部的电子器件的温度始终不高于80摄氏度。

第三步，将待封装的电子成件或电子产品壳体置于冷却平台上；

第四步，根据待封装的电子成件或电子产品壳体的结构厚度，确定激光焊接工艺参数；一般根据被封闭壳体的材料、激光焊接位置结构尺寸选择相应的激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量等具体参数值，参考值见表2铝合金激光焊接工艺参数中的推荐值；

第五步，进行激光焊接，焊接过程中，开始阶段，激光功率有节制地增加，焊接结束阶段，激光功率有节制地减少。

所述的冷却平台是具有冷却系统的工作台，可以具有散热器、水冷却系统或风冷却系统。优选采用导热性能好的金属材质工作台。

焊接过程中被焊接壳体有能够排出焊接气体的排气通道。

要求焊接环境温度不低于10℃；焊接环境湿度相对高于75％。

可根据待封装的电子成件或电子产品壳体产品结构，选择满焊或断续焊等焊接方式。激光焊接工艺参数可参见表2。

由于本发明开创性地将激光焊接工艺应用到了电子成件或电子产品外壳体的封装工序中，通过调整激光焊接工艺参数，叠加冷却条件,保证焊接件的冷却降温，通过待焊件连接散热器，并根据情况增加风冷或水冷等散热措施，在使用激光焊接封闭产品外壳的同时,保证了产品内部电子器件在焊接封装过程中温度始终不高于80摄氏度，从而解决了现有技术中封装的产品密封不好、加工繁琐的问题；采用本发明的方法，产品封闭更为紧密紧固，外观美观且保密性强，可以省去加工螺纹孔的步骤，使得加工过程大为简化，生产效率大大提高。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明的具体实施方式作进一步的说明。

首先，要选用有专业操作人员，使用符合相关规定的激光焊接设备进行焊接。

要求焊接环境温度不低于10℃；焊接环境湿度相对高于75％。

焊接过程中被焊接壳体需要有能够排出焊接气体的排气通道。

对待封闭部位进行激光焊接前的准备。待焊件焊接接头对接面应平整、光洁、无毛刺、裂纹、压坑及划伤等缺陷。确保待焊区域洁净，待焊区域内外表面不允许有油污、漆、锈、氧化皮等。对待焊接位置进行机械清理，即使用刮刀、锯条等高硬度工具刮削待焊接位置，使其露出金属光泽，然后使用乙醇或丙酮将待焊接位置擦洗干净。机械清理后的待焊件尽量在4h内施焊；用乙醇或丙酮清洗所用的工装、夹具等装配工具，明确装配顺序、技术要求及工艺装备。

其次，装配带焊接盒体，激光焊接本身对与装配质量要求较高，同时为了保证焊接封闭后部件的外观美观性要求，对于装配质量提出较高的要求，希望尽可能减小壳体和顶盖的装配间隙和装配阶差，这就要求在零件加工的过程中对零件的加工精度严格控制。装配要求参考表1。

表1铝合金、钛合金激光焊接装配条件允许范围

单位：mm

第三，焊前应检查激光焊接相关设备，设备应运转正常，保护气、冷却水系统状态良好。根据需要焊接的结构厚度确定激光焊接参数。激光焊接工艺参数：激光功率、焊接速度、离焦量、侧吹保护流量、背气流量等，应规定焊机机械运动参数或数控程序、激光输出程序，工艺参数的变化情况。不同结构、规格的盒体激光封焊参数可参考表2的铝合金的对接接头单光束激光焊接工艺参数可参照表的推荐值。激光焊接要求及参数见表2。

表2铝合金激光焊接工艺参数

第四，将待焊接的器件至于片式散热器的安装平面上，散热器与待焊件之间涂散热硅脂，填充零件与散热器之间的间隙，增强散热效果。散热器的散热片位置根据热输入情况可增加冷却风或冷却水以保证散热效果。

最后，开始对待封闭壳体零件进行激光封焊。注意焊接开始阶段，激光功率有节制地增加。一般地激光功率在10～50ms时间内，由焊接功率P的10％逐渐上升到P。有特殊要求应在工艺中规定。焊接结束阶段，激光功率有节制地减少。一般地激光功率在50～100ms时间内，由焊接功率P逐渐下降到10％P。有特殊要求应在工艺中规定。

可根据产品结构选择满焊、断续焊、等焊接方式

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，具体如下：

第一步，确定待封装的电子成件或电子产品壳体的装配间隙和装配阶差；

第二步，根据待封装的电子成件或电子产品壳体的结构尺寸形状，确定冷却平台的冷却方式；

第三步，将待封装的电子成件或电子产品壳体置于冷却平台上；

第四步，根据待封装的电子成件或电子产品壳体的结构厚度，确定激光焊接工艺参数；

第五步，进行激光焊接，焊接过程中，开始阶段，激光功率有节制地增加，焊接结束阶段，激光功率有节制地减少；焊接开始阶段，由焊接功率P的10％逐渐上升到焊接功率P；焊接结束阶段，由焊接功率P逐渐下降到焊接功率P的10％；

其中，焊接过程中被焊接电子成件或电子产品的壳体有能够排出焊接气体的排气通道。

2.根据权利要求1所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，所述冷却平台是具有冷却系统的工作台。

3.根据权利要求2所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，所述具有冷却系统的工作台具有散热器。

4.根据权利要求1所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，焊接环境温度不低于10℃，焊接环境湿度相对高于75％。

5.根据权利要求1所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，第五步中可根据待封装的电子成件或电子产品壳体的结构选择满焊或断续焊的焊接方式。

6.根据权利要求1所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，第一步中，装配间隙和装配接差小于激光焊接区域材料厚度的10％。

7.根据权利要求1所述电子成件及电子产品壳体的激光焊接封装方法，其特征在于，焊接过程内部电子元器件温度保持在80摄氏度以下。