CN104625289B - 铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法 - Google Patents

铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法，用于对内置电子元器件的铝合金腔体的密封钎焊封装。按以下步骤：a、砂纸打磨清理待钎焊的接头铝合金表面；b、将低温Sn基钎料置于铝合金密封面搭接端部一侧；c、用燃气焰流对钎料进行局部往复加热使钎料熔化并保持液态，对母材不进行加热；d、对待焊铝合金腔体施加超声振动；e、超声振动结束后，试件自然冷却完成密封。本发明方法对铝合金密封结构焊接时不进行整体加热，仅对钎料区域进行局部加热，密封件受热极少，密封件内部的电子元器件不受热影响。本发明工艺简单，焊接效率高，适合工程应用。

Description

铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金密封结构的钎焊工艺，具体涉及一种铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法。
背景技术
在电子、通讯等行业的设备中，某些电子元器件要求在特定的环境中使用，故而这些电子元器件需要密封，以避免空气中的灰尘污染器件、及环境中的有害气氛的污染，从而确保其可靠性。
而铝合金结构件具有强度高，密度小，耐腐蚀好等特性，因此在电子元器件的密封结构中被使用。比如铝波导、铝屏蔽盒和铝微带盒等高频器件均采用钎焊工艺进行密封。这些密封结构的前面几步钎焊工艺可以采用火焰钎焊、钎剂钎焊等方式进行封装，但是最后一步密封工艺的过程是将电子元器件置于密封结构中再进行盖板与箱体的连接，因此，该铝合金结构的连接温度不能过高，以避免箱体内的电子元器件在密封时受到盖板与箱体的焊接时热影响而发生性能下降甚至损坏。
而目前涉及铝合金的低温连接存在以下问题，首先电子行业中往往采用Sn基钎料连接Cu，而电子元器件的连接温度一般在250℃以下，因此后续连接工艺对电子元器件加热后温度也不应超过250℃，以避免对电子元器件焊点的损害。但是目前采用Sn基钎料钎焊铝合金时，低温钎剂的开发尚且不成熟，故而不能使用钎剂钎焊。而铝合金连接时氧化膜的破除就成为低温连接铝合金的难点，可以采用真空钎焊工艺对铝合金进行无钎剂连接，但是铝合金氧化膜在真空中的分解温度也远远超过250℃，仍然会对密封结构中的电子元器件发生损坏，且在真空中对整个密封试件进行整体加热，意味着电子元器件本身焊点会经历再次热循环熔化而导致失效。
目前现有的技术是采用磁控溅射方法在铝合金密封结构表面镀覆上一层Cu层，再采用电烙铁将Sn基钎料加热把改性过的密封件盖板与箱体进行连接，即把Sn与Al的连接问题转换为Sn与Cu的连接问题，这种方法也可以在较低的温度下对密封结构实施连接且不破坏电子元器件的性能。但是在铝合金表面进行磁控溅射镀覆一层Cu层，工艺复杂，成本较高，且耗时较长，不利于工程应用。
发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，本发明的目的是提供一种铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法，减小密封件受热，密封件内部的电子元器件不受热影响。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：
铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法，用于对内置电子元器件的铝合金腔体的密封钎焊封装，其特征在于，按照以下步骤进行：a、钎焊前用砂纸打磨待钎焊的接头铝合金表面，并用丙酮进行擦拭清理；b、将低温Sn基钎料置于铝合金密封面搭接端部一侧；c、用燃气焰流对钎料进行局部往复加热使钎料熔化并保持液态，对母材不进行加热；d、对待焊铝合金腔体施加超声振动，其中超声波振动频率18～25KHz，振幅4～20μm，超声发生位置在密封结构上板，施加超声时长0.1～60s，移动超声头使整个结构连接面的钎料都实现填缝；e、超声振动结束后，试件自然冷却完成密封。
采用本发明方法，具有的突出优点是：
(1)本方法对铝合金密封结构焊接时不进行整体加热，仅对钎料区域进行局部加热，密封件受热极少，密封件内部的电子元器件不受热影响。
(2)本方法采用火焰加热的方法对钎料局部区域进行加热，与传统钎焊方法中对母材和钎料整体加热的方式相比，加热方式灵活，节省能源，有利环保。
(3)本方法可在大气环境下实现铝合金密封件的低温焊接，焊接表面无需特别清理，工艺简单，焊接效率高，适合工程应用。
(4)本方法选择利用超声波空化作用使得密封结构铝合金的氧化膜彻底破碎，并利用超声波诱导钎料填缝，实现高质量连接，此过程无需使用钎剂，钎缝耐腐蚀性、密封性能好。
(5)本方法采用火焰加热与超声波钎焊复合的焊接方法，燃气火焰可对不同位置进行加热、超声波钎焊可实现复杂结构的密封结构焊接，因此本方法适用于各种尺寸结构的电子元器件密封件的焊接。
附图说明
图1为电子元器件密封结构局部火焰加热超声波钎焊过程及装置示意图。图中：1-密封结构箱体2-燃气火焰装置3-密封结构盖板
4-超声头5-Sn基钎料。
具体实施方式
如图1所示，本发明的实施方式按照以下步骤进行：a、钎焊前用砂纸打磨待钎焊的铝合金盖板3表面和箱体1表面，并用丙酮进行擦拭清理；b、将低温Sn基钎料5置于铝合金密封面搭接端部一侧；c、用燃气焰流2对钎料5进行局部往复加热使之熔化并保持液态，但对母材不进行加热；d、施加超声振动，其中超声波振动频率18～25KHz，振幅4～20μm，超声引入位置在密封结构上板，每个位置施加超声0.1～60s，移动超声头4使整个结构连接面的钎料都实现填缝；e、超声振动结束后，试件自然冷却完成密封。所用电子元器件密封结构为铝合金盖板和铝合金箱体；所用Sn基钎料可以为纯Sn钎料、Sn-9Zn钎料。
依据以上步骤，当密封结构钎缝搭接长度在2～15mm范围内时，可获得无缺陷的良好钎缝，并且钎料填缝长度在5～10mm，可以成功的实现密封结构盖板与箱体的连接，并不损坏密封结构内部电子元器件的性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法，用于对内置电子元器件的铝合金腔体的密封钎焊封装，其特征在于，按照以下步骤进行：a、钎焊前用砂纸打磨待钎焊的接头铝合金表面，并用丙酮进行擦拭清理；b、将低温Sn基钎料置于铝合金密封面搭接端部一侧；c、用燃气焰流对钎料进行局部往复加热使钎料熔化并保持液态，对母材不进行加热；d、对待焊铝合金腔体施加超声振动，其中超声波振动频率18～25KHz，振幅4～20μm，超声发生位置在密封结构上板，施加超声时长0.1～60s，移动超声头使整个结构连接面的钎料都实现填缝；e、超声振动结束后，试件自然冷却完成密封；
所述Sn基钎料为纯Sn钎料、Sn-9Zn钎料；
所述接头形式为搭接形式，钎缝搭接长度在2～15mm，钎料可填缝长度在5～15mm；火焰仅对钎料所在位置进行局部往复加热，不对母材整体加热；
所述超声施加在密封结构的上板，移动超声头在多个位置驻留，使整个结构实现填缝。
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