CN105397291A - 用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，包括：气密性封焊系统，包括气氛手套箱以及安装于气氛手套箱内的封焊组件；第一封焊系统，包括箱体以及安装于箱体内的封焊组件；所述气密性封焊系统和第一封焊系统均通过光纤与一台激光器相连；所述激光器配置有两路光路，经光纤引入封焊组件，分别由两个激光头出射激光至工作台上的工件，并通过继电器控制组件来进行分时复用的切换操作。本发明具有能够节约成本、提高整体利用率、提高整机效率等优点。

Description

用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机

技术领域

本发明主要涉及到微波组件焊接封装设备领域，特指一种用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机。

背景技术

随着微电子技术和SMT表面组装技术的发展，半导体芯片、器件和微波组件的内部焊点的腐蚀问题更为突出，封装内高湿气含量造成的失效占总失效数的26%以上。为了保证微波组件能够承受航空航天恶劣的使用环境，降低封装内水氧含量，在地面和空间同样具有良好的微波性能和高可靠性，必须对微波组件进行气密性封装，这对用于航空航天相控阵雷达的微波组件密封技术提出新的挑战。

密封的方法有多种，共晶焊接、平行缝焊、胶封以及激光密封焊接、离子焊、电子束焊等。其中激光焊接技术相对比其他焊接技术具有无需接触工件、加热集中迅速、热应力低、可焊材质种类范围大等优点，并且由于激光的冲击韧性与净化作用，使得焊缝强度常大于壳体材料的本体，可获得较好的气密性。

由于微波组件焊接封装要求高，目前传统使用的激光器价格昂贵，生产效率较为低下，且激光器利用率低，造成资源闲置，给微波组件生产单位造成了沉重的负担，不利于节约成本、扩大生产。因此迫切需要研发出一种能够提高生产效率、降低成本的微波组件焊接封装设备和提高激光器利用效率的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够节约成本、提高整体利用率、提高整机效率的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，包括：

气密性封焊系统，包括气氛手套箱以及安装于气氛手套箱内的封焊组件；

第一封焊系统，包括箱体以及安装于箱体内的封焊组件；

所述气密性封焊系统和第一封焊系统均通过光纤与一台激光器相连；所述激光器配置有两路光路，经光纤引入封焊组件，分别由两个激光头出射激光至工作台上的工件，并通过继电器控制组件来进行分时复用的切换操作。

作为本发明的进一步改进：所述封焊组件包括精密工作台、激光焊接头、同轴CCD系统、旁轴视觉识别系统及CNC控制系统，所述同轴CCD系统安装在激光焊接头上，所述旁轴视觉识别系统安装在激光焊接头的旁侧；所述激光焊接头上安装的同轴CCD系统用来实时监控焊接过程，所述CNC控制系统用来控制精密工作台和激光焊接头以完成工件的封装焊接。

作为本发明的进一步改进：所述气氛手套箱中设置真空烘箱、气体纯化系统、水分析仪和氧分析仪，所述真空烘箱用来完成工件的预先清洗、烘烤功能，所述气体纯化系统在手套箱中提供焊接所需的气氛要求，所述水分析仪和氧分析仪用来监测手套箱中的水氧含量。

作为本发明的进一步改进：还包括电控柜，所述继电器控制组件和CNC控制系统安装于电控柜内。

作为本发明的进一步改进：所述继电器控制组件包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器，所述激光器的数字量控制信号与第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器触点的公共端C相连，常闭触点NC与气密性封焊系统的第一数字量输入模块、第一数字量输出模块相连，常开触点NO与所述第一封焊系统的数字量第二输入模块、第二数字量输出模块相连。

作为本发明的进一步改进：所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器的控制线包一端接0V网络，一端经继电器K3常开触点接至24V网络，继电器K1常闭触点串接继电器K2常开触点，继电器K1常开触点串接继电器K2常闭触点，两组串联电路并联后一端接24V网络，另一端接继电器K3线包，再接至0V网络；继电器K1线包一端与气密性封焊系统的第一数字量输出模块相连，另一端接至0V网络；继电器K2线包一端与第一封焊系统的第二数字量输出模块相连，另一端接至0V网络。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，采用激光分时复用方法，这是根据电路互锁的原理，进行巧妙的电路设计，实现在气密性封焊系统和常规封焊系统之间任意切换激光器的使用，保障了双工作台激光封焊系统正常可靠运行，整个激光器的利用率得到提高，节约了设备成本。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明在具体应用实例中封焊组件的结构原理示意图。

图3是本发明在具体应用实例中继电器控制组件的控制电路示意图。

图例说明：

1、激光器；2、光纤；4、手套箱；5、气体纯化系统；6、电控柜；7、过渡舱；8、氧分析仪；9、水分析仪；10、真空烘箱；11、箱体；12、精密工作台；13、激光焊接头；14、同轴CCD系统；15、旁轴视觉识别系统；16、第一数字量输入模块；17、第一数字量输出模块；18、第二数字量输入模块；19、第二数字量输出模块；20、第一继电器；21、第二继电器；22、第三继电器；23、第四继电器；24、继电器K1线包；25、继电器K2线包；26、继电器K3线包；27、继电器K3常开触点；28、继电器K1常闭触点；29、继电器K2常开触点；30、继电器K1常开触点；31、继电器K2常闭触点。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，包括：

气密性封焊系统，包括气氛手套箱4以及安装于气氛手套箱4内的封焊组件；

第一封焊系统，包括箱体11以及安装于箱体11内的封焊组件；

上述气密性封焊系统和第一封焊系统均通过光纤2与一台激光器1相连；该激光器1配置有两路光路，经光纤2引入封焊组件，分别由两个激光头出射激光至工作台上的工件，并通过继电器控制组件来进行分时复用的切换操作。上述激光分时复用控制所采用方法是：通过继电器和CNC控制系统中的数字量输入、输出模块实现。

参见图2，本实施例中，封焊组件包括精密工作台12、激光焊接头13、同轴CCD系统14、旁轴视觉识别系统15及CNC控制系统，同轴CCD系统14安装在激光焊接头13上，旁轴视觉识别系统15安装在激光焊接头13的旁侧。在气密性封焊系统中，激光焊接头13上安装的同轴CCD系统14用来实时监控焊接过程，CNC控制系统用来控制精密工作台12和激光焊接头13以完成工件的封装焊接；气氛手套箱4中设置真空烘箱10、气体纯化系统5、水分析仪9和氧分析仪8，真空烘箱10用来完成工件的预先清洗、烘烤功能，气体纯化系统5在手套箱4中提供焊接所需的气氛要求，水分析仪9和氧分析仪8用来监测手套箱4中的水氧含量。旁轴视觉识别系统15能够识别多个工件，一次识别的工件数量由工作台行程和工件尺寸决定，目前最多识别十六个，也就是能够一次性焊接十六个工件，实现小批量生产，相较于传统激光焊接设备一次只能焊接一个工件，大大提高了生产效率。第一封焊系统作为常规封焊系统，它的设计原理与气密性封焊系统相同，只是少了气氛要求。

本实施例中，还包括电控柜6，继电器控制组件和CNC控制系统安装于电控柜6内。本实例中，还包括过渡舱7，过渡舱7用螺钉固定连接在气氛手套箱4上，期内暂存放置待焊接的工件。

如图3所示，本实施例中，继电器控制组件包括第一继电器20、第二继电器21、第三继电器22和第四继电器23，激光器1的数字量控制信号与第一继电器20、第二继电器21、第三继电器22和第四继电器23触点的公共端C相连，常闭触点NC与气密性封焊系统的第一数字量输入模块16、第一数字量输出模块17相连，常开触点NO与第一封焊系统的数字量第二数字量输入模块18、第二数字量输出模块19相连。

第一继电器20、第二继电器21、第三继电器22和第四继电器23的控制线包一端接0V网络，一端经继电器K3常开触点27接至24V网络，继电器K1常闭触点28串接继电器K2常开触点29，继电器K1常开触点30串接继电器K2常闭触点31，两组串联电路并联后一端接24V网络，另一端接继电器K3线包26，再接至0V网络；继电器K1线包24一端与气密性封焊系统的第一数字量输出模块17相连，另一端接至0V网络；继电器K2线包25一端与第一封焊系统的第二数字量输出模块19相连，另一端接至0V网络。

由此可见，第一继电器20、第二继电器21、第三继电器22和第四继电器23决定激光器数字量控制信号的切换，第一继电器20、第二继电器21、第三继电器22和第四继电器23的状态由继电器K3决定，K3的状态由继电器K1、K2决定，气密性封焊系统控制K1的状态，第一封焊系统控制K2的状态。K3断开气密性封焊系统使用激光器1，K3吸合第一封焊系统使用激光器1。用真值表表示如下：

K1	K2	K3
			0	0	0
0	1	1
			1	0	1
1	1	0

由上可知，继电器K1或K2中的任意一个切换状态，都能改变K3的状态，因此可在气密性封焊系统和第一封焊系统中任意切换激光器1的使用。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，包括：

气密性封焊系统，包括气氛手套箱（4）以及安装于气氛手套箱（4）内的封焊组件；

第一封焊系统，包括箱体（11）以及安装于箱体（11）内的封焊组件；

所述气密性封焊系统和第一封焊系统均通过光纤（2）与一台激光器（1）相连；所述激光器（1）配置有两路光路，经光纤（2）引入封焊组件，分别由两个激光头出射激光至工作台上的工件，并通过继电器控制组件来进行分时复用的切换操作。

2.根据权利要求1所述的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，所述封焊组件包括精密工作台（12）、激光焊接头（13）、同轴CCD系统（14）、旁轴视觉识别系统（15）及CNC控制系统，所述同轴CCD系统（14）安装在激光焊接头（13）上，所述旁轴视觉识别系统（15）安装在激光焊接头（13）的旁侧；所述激光焊接头（13）上安装的同轴CCD系统（14）用来实时监控焊接过程，所述CNC控制系统用来控制精密工作台（12）和激光焊接头（13）以完成工件的封装焊接。

3.根据权利要求2所述的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，所述气氛手套箱（4）中设置真空烘箱（10）、气体纯化系统（5）、水分析仪（9）和氧分析仪（8），所述真空烘箱（10）用来完成工件的预先清洗、烘烤功能，所述气体纯化系统（5）在手套箱（4）中提供焊接所需的气氛要求，所述水分析仪（9）和氧分析仪（8）用来监测手套箱（4）中的水氧含量。

4.根据权利要求2所述的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，还包括电控柜（6），所述继电器控制组件和CNC控制系统安装于电控柜（6）内。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，所述继电器控制组件包括第一继电器（20）、第二继电器（21）、第三继电器（22）和第四继电器（23），所述激光器（1）的数字量控制信号与第一继电器（20）、第二继电器（21）、第三继电器（22）和第四继电器（23）触点的公共端C相连，常闭触点NC与气密性封焊系统的第一数字量输入模块（16）、第一数字量输出模块（17）相连，常开触点NO与所述第一封焊系统的数字量第二输入模块（18）、第二数字量输出模块（19）相连。

6.根据权利要求5所述的用于微波组件封焊的双工作台激光封焊机，其特征在于，所述第一继电器（20）、第二继电器（21）、第三继电器（22）和第四继电器（23）的控制线包一端接0V网络，一端经继电器K3常开触点（27）接至24V网络，继电器K1常闭触点（28）串接继电器K2常开触点（29），继电器K1常开触点（30）串接继电器K2常闭触点（31），两组串联电路并联后一端接24V网络，另一端接继电器K3线包（26），再接至0V网络；继电器K1线包（24）一端与气密性封焊系统的第一数字量输出模块（17）相连，另一端接至0V网络；继电器K2线包（25）一端与第一封焊系统的第二数字量输出模块（19）相连，另一端接至0V网络。