CN104646957A - 基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法，封装结构包括盒体、上盖板以及下盖板。盒体开口端设置第一凹槽和第二凹槽，分别与两个盖板配合，通过将下盖板螺钉固定于第一凹槽中，并将上盖板以过盈配合和激光焊接的方式固定于第二凹槽中，实现了待封装的高频微波产品的防潮、防腐蚀封装，提高了待封装的电子组件的机械强度，并能保证电子组件的可靠性。

Description

基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法

技术领域

本发明属于高频微波产品的封装结构设计领域，具体涉及一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及其制作方法。

背景技术

目前，多数电子产品，尤其是含有裸芯片的高频微波产品，在使用过程中对环境都有较高的要求。为了防止因潮气、大气中的离子、腐蚀气氛等引起产品失效，这些组件产品多数要求进行气密性封装。产品的密封外壳应具有隔绝外界有害气体的侵袭、提高电子组件的机械强度、保证电子组件可靠性等功能，如何提高封装结构外壳与盖板之间的配合精度成为产品气密性封装的关键。

目前，常见的密封方式有环氧粘接密封、焊料焊接密封、平行缝焊密封。环氧粘接密封方式操作简单方便，容易返工，但是无法保证内部水汽含量和长期气密性。焊料焊接方式可以做到密封，但对操作人员、盒体设计要求要高，稍有不当，就容易产生多余物。当生产批量较大时，使用平行缝焊工艺是最成熟、生产效率和成品率最高的一种方式，但其具有局限性，只能使用可伐等高电阻率的材料。

由于焊接是一个不均匀加热的过程，从焊接一开始，焊接应力和焊接变形即伴随产生，焊接以后则留下残余应力和变形，焊接残余应力的存在会引起结构形状和尺寸的变化，影响产品的密封效果。因此，选择合适的密封方式以及适当地设计相应的封装的结构是本领域技术人员急需考虑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前大多数高频微波产品在使用过程中对环境有较高要求的现状，提供一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法，以满足产品对气密性的要求，提高产品外壳与盖板之间的配合精度。

为解决上述技术问题，本发明的基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法的技术方案包括：

根据本发明的一个方面，其提供了一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构，包括盒体、上盖板以及下盖板，其中，盒体开口端的端面无镀层，该开口端的内壁上设置有阶梯状布置的第一凹槽和第二凹槽，并且第二凹槽的侧壁厚度L大于1.2mm；下盖板通过螺钉嵌装在第一凹槽中；上盖板以过盈配合的方式装配在第二凹槽中，其底面与下盖板的顶面接触，并且上盖板的外缘通过激光气密焊接的方式与第二凹槽固定连接。

进一步地，上盖板通过线切割加工而成，并且保留毛刺。

根据本发明的另一个方面，其提供了一种用于制作如上所述的封装结构的方法，包括以下步骤：

(1)准备大小合适的一块基材，通过机加工的方式加工出盒体，并在盒体开口端上加工出阶梯状布置的第一凹槽和第二凹槽；对加工成型的盒体进行表面处理，使得其开口端端面以及盒体外表面均涂覆有镀层；然后，通过机加工的方式去掉开口端端面的镀层；在第一凹槽的槽底面上加工多个螺纹孔；

(2)通过线切割的方式加工出上盖板，并保留盖板边缘的毛刺；通过常规机加方法加工出下盖板，并打磨盖板边缘的毛刺；其中，上盖板加工时公差应取正公差，以保证上盖板与盒体之间的配合为过盈配合；

(3)在下盖板上加工数量和位置与第一凹槽槽底面的螺纹孔对应的多个螺纹孔；

(4)利用螺钉将下盖板嵌装在盒体的第一凹槽中；

(5)将上盖板装配到第二凹槽中，并将上盖板的外缘与盒体第二凹槽通过激光气密焊接的方式固定连接。

根据本发明的基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法具有有益的技术效果，包括：

本发明中，在盒体开口端设置第一凹槽和第二凹槽，并分别设置上、下两个盖板，通过将下盖板螺钉固定于第一凹槽中，并将上盖板以过盈配合和激光焊接的方式固定于第二凹槽中，通过上述的结构设计与激光焊接工艺处理相结合的方式，实现了待封装的高频微波产品的防潮、防腐蚀封装，提供了待封装的电子组件的机械强度，并能保证电子组件的可靠性。

附图说明

图1为根据本发明的封装结构的整体结构示意图；

图2为根据本发明的封装结构的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构及方法做进一步详细的说明。

本发明的封装结构及其制作方法主要基于激光气密焊接工艺的采用。激光封焊工艺能很好地解决常规焊接工艺针对高频微波产品存在的缺陷和不足，例如：气密性不可靠、焊接多余物多、焊接材料局限等。由于激光气密封焊的特殊性，对产品的结构设计有着特殊的要求。本发明针对这一要求，对封装结构进行了设计。

如图1所示，根据本发明的基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构包括盒体1、上盖板2以及下盖板3。

盒体1具有开口端，其开口端的端面要求不能有镀层，该开口端的内壁上设置有阶梯状布置的第一凹槽11和第二凹槽12，并且第二凹槽的侧壁厚度(即，第二凹槽的的内壁与盒体外侧壁之间的距离L)应大于1.2mm。盒体的具体形状可以根据待封装的结构需要进行加工，例如，可以为圆形、方形等。设置第一凹槽11和第二凹槽12的目的是为了便于上盖板和下盖板配合安装，一方面可以满足气密性封装的要求，另一方面，当将两个盖板安装到位后，整个封装结构的表面基本上是平坦的，便于多个封装结构的堆叠、运输等。可以理解的是，两个凹槽的深度及尺寸需与待安装的上下盖板的厚度匹配。用阶梯切槽将上盖板2和下盖板3分开，阶梯槽对两层盖板均能起到安装定位作用，若配合公差控制的合理，两层盖板的安装相互无干扰，即使下盖板3安装不平整，只要其加工无超差，上盖板2封焊后也不会产生应力，不会影响其与盒体1的封焊焊缝质量，有利于提高气密性要求。

下盖板3通过螺钉嵌装在第一凹槽11中。为此，本领域技术人员能够理解的是，需要在下盖板和第一凹槽中开设螺纹孔，以便于通过螺钉将下盖板固定到第一凹槽中。为不影响下盖板与上盖板之间的接触，通常使用沉头螺钉。

上盖板2以过盈配合的方式装配在第二凹槽12中，其底面与下盖板3的顶面接触，并且上盖板2的外缘通过激光气密焊接的方式与第二凹槽12固定连接。如上面提到的，为了实现上盖板与第二凹槽壁之间的密封连接，同时，由于采用的是激光气密焊接的方式，要求上盖板与第二凹槽槽壁之间为过盈配合。为此，优选地，上盖板2通过线切割的方式加工而成，并且保留加工后毛刺。

图2示出了制作上述的封装结构的方法，该方法包括以下步骤：

(1)准备大小合适的基材，通过机加工的方式加工出具有开口端和封闭端的盒体，并在盒体开口端上加工出阶梯状布置的第一凹槽和第二凹槽；对加工成型的盒体进行表面处理，使得其开口端端面以及盒体外表面均涂覆有镀层；然后，通过机加工的方式去掉开口端端面的镀层；在第一凹槽的槽底面上加工多个螺纹孔。

实践中，基材的材料通常选择铝材，由于激光焊接是在很短时间内完成的，使铝金属局部加热熔融，又急剧冷却凝固，过程时间短，变化复杂，导致铝的焊接也有一定的困难。所以产品盒体加工后，为了使盒体具有可焊性和抗蚀性，盒体表面都要有涂镀，常见的表面涂镀有镀镍、镀金等。而镀层中的部分添加剂在高温汽化下极易造成气孔和裂纹，造成产品漏气，密封合格率很低，外观质量也不好。因此，在保证盒体其它部位镀覆完整的前提下去除焊缝处的镀层，这样就避免化学镀层对激光焊接的影响，还能满足铝材的可焊性和抗蚀性。优选地，盒体表面处理为镀金：Al/Ep.Cu2Au3b。

优选地，加工盒体1时，预先将其整体高度提升0.5mm，加工完成后进行镀覆，镀覆完成再将需要去除镀层的盒体部分车铣到盒体正常高度，这就在保证盒体的高度不变的前提下，既满足了铝材盒体只有镀金才能满足产品可焊性的要求，又解决了激光封焊中盒体焊缝处的材料表面不能有任何镀层杂质的焊接要求。

为了满足激光焊有足够的可焊材料，需要注意第二凹槽的壁厚一定保证至少留足1.2mm～1.3mm的尺寸量，否则焊接时由于缺乏可焊材料而容易引起盒体变形，影响封焊的美观度和气密性效果。

(2)通过线切割的方式加工出上盖板，并保留盖板边缘的毛刺；通过常规机加方法加工出下盖板，并打磨盖板边缘的毛刺；其中，上盖板加工时公差应取正公差，以保证上盖板与盒体之间的配合为过盈配合。

本步骤中，上盖板2加工时要求线切割，不去毛刺，只清洗即可，尽量保护其边缘的棱边角不被破坏，增加焊缝处的可焊材料。而且上盖板2表面除了刻字不做任何处理，以保证母体金属的纯度，满足激光封焊对材料的苛刻要求。

(3)在下盖板上加工数量和位置与第一凹槽槽底面的螺纹孔对应的多个螺纹孔。

(4)利用螺钉将下盖板嵌装在盒体的第一凹槽中。

(5)将上盖板装配到第二凹槽中，并将上盖板的外缘与盒体第二凹槽通过激光气密焊接的方式固定连接。

在密封接缝焊接时，应采用熔池重叠率较高的形式以保证密封性，所以要求上盖板2与盒体1的配合为紧配合(过盈配合)，优选地，配合公差范围+0.03mm～+0.1mm，目的是使保证上盖板2与盒体1配合时无间隙，宁紧勿松，也是保证焊缝处有足够的焊材。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构，其特征在于，包括盒体(1)、上盖板(2)以及下盖板(3)，其中，

盒体(1)开口端的端面无镀层，该开口端的内壁上设置有阶梯状布置的第一凹槽(11)和第二凹槽(12)，并且第二凹槽的侧壁厚度L大于1.2mm；

下盖板(3)通过螺钉嵌装在第一凹槽(11)中；

上盖板(2)以过盈配合的方式装配在第二凹槽(12)中，其底面与下盖板(3)的顶面接触，并且上盖板(2)的外缘通过激光气密焊接的方式与第二凹槽(12)固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于激光气密焊接工艺的高频微波产品封装结构，其特征在于，上盖板(2)通过线切割加工而成，并且保留毛刺。

3.一种用于制作如权利要求2所述的封装结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备大小合适的基材，通过机加工的方式加工出具有开口端和封闭端的盒体，并在盒体开口端上加工出阶梯状布置的第一凹槽和第二凹槽；对加工成型的盒体进行表面处理，使得其开口端端面以及盒体外表面均涂覆有镀层；然后，通过机加工的方式去掉开口端端面的镀层；在第一凹槽的槽底面上加工多个螺纹孔；

(2)通过线切割的方式加工出上盖板，并保留盖板边缘的毛刺；通过常规机加方法加工出下盖板，并打磨盖板边缘的毛刺；其中，上盖板加工时公差应取正公差，以保证上盖板与盒体之间的配合为过盈配合；

(3)在下盖板上加工数量和位置与第一凹槽槽底面的螺纹孔对应的多个螺纹孔；

(4)利用螺钉将下盖板嵌装在盒体的第一凹槽中；

(5)将上盖板装配到第二凹槽中，并将上盖板的外缘与盒体第二凹槽通过激光气密焊接的方式固定连接。