CN107414300A - 一种大功率pin开关组件的混合激光焊接封盖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，包括预焊步骤：固定焊接件，以多点融合的模式采用脉冲波形技术焊接形成焊缝，此时的焊缝的状态一致性较高；复焊步骤：采用连续波形技术对预焊的焊缝使用连续输出的激光进行加强。该方法采用脉冲波形技术进行预焊形成一致性较高的焊缝后，采用连续波形技术进行复焊，复焊良率提升，大大的降低了产品的报废率。

Description

一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法。
背景技术
申请号为201520483918.6的专利公开了一种微波大功率单刀多掷PIN开关，该PIN开关的焊接现有技术采用连续波形技术激光焊接或者脉冲波形技术激光焊接。其焊接效果对比如表1所示，产品效果分别见图1、图2所示。
表1
序号 特性项目 连续波 脉冲波
1 焊点外观 鱼鳞纹 光滑焊缝
2 焊接件升温幅度 小 大
3 焊缝宽度可控性 高 低
4 激光输出功率要求 ≥300W 150～300W
5 焊接路径速度 慢 快
6 焊缝首尾功率控制 无 渐近渐出
由上表可以看出，使用连续波形技术激光焊接，对焊接件兼容性较高，但焊缝美观程度不足，长期可靠性相对较弱，不能满足产品关于气密的要求，且报废率高。使用脉冲波技术焊接，焊缝美观，焊接结构可靠性好，能够满足长期气密的要求，但该技术对焊接件表面清洁度、表面处理状态一致性及结构尺寸精度控制要求非常高，焊接过程热效应明显，实际生产报废率较高。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，包括以下步骤：
预焊步骤：固定焊接件，以多点融合的模式采用脉冲波形技术焊接形成焊缝，此时的焊缝的状态一致性较高，焊缝结构稳定；
复焊步骤：采用连续波形技术对预焊的焊缝使用连续输出的激光进行加强。
本发明的方法结合脉冲波形技术和连续波形技术，分别采用预焊和复焊的步骤，采用脉冲波形技术进行预焊形成一致性较高的焊缝后，采用连续波形技术在稳定焊缝结构上使用较强的激光短时间内完成焊缝加强，复焊良率提升，大大的降低了产品的报废率。发明人在试验研究过程中发现，采用本方法的焊接的产品，相比于现有的仅采用脉冲波形技术的产品其可靠性大大提高，相比于现有的仅采用连续波形技术的产品其可靠性略有提高。此处的可靠性指产品长期即≥5年在高低温循环、高低气压循环等条件下存储、工作仍保证结构气密性的能力。
作为优选，还包括预焊检验步骤：检查初焊的焊缝，若焊缝有缩边、弹坑现象，则挑出该焊接件，重复预焊步骤至焊缝无缩边、弹坑现象。连续波形技术在单位时间内输出能量大，能够有效加强焊缝，但也能扩大焊缝缺陷，如在预焊过程中有的弹坑、或≥d0.5的间隙未被发现并返修，则在后续连续波复焊加强的过程中有较大几率恶化，增加返工工时和报废概率，增设预焊检验步骤以减小恶化几率、减小返工时间和报废率。
作为优选，还包括复焊检验步骤：检查复焊的焊缝，若焊缝不良，则挑出该焊接件，重复复焊步骤或预焊步骤。由于材料客观存在成分的不均匀特性，有一定概率会造成焊缝微裂纹，使用复焊检查能有效发现此类裂纹，检出率≥95％，确保成品在检/试验中有较高的合格率。该焊缝不良对生成过程影响较大，具体表现为：焊缝裂纹、焊缝弹坑、凹槽缩边。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用脉冲波形技术进行预焊形成一致性较高的焊缝后，采用连续波形技术进行复焊，复焊良率提升，大大的降低了产品的报废率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为仅采用连续波形技术激光焊接的成品效果图。
图2是仅采用脉冲波形技术激光焊接的成品效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，包括以下步骤：
预焊步骤：固定焊接件，以多点融合的模式采用脉冲波形技术焊接形成焊缝；
复焊步骤：采用连续波形技术对预焊的焊缝使用连续输出的激光进行加强。
实施例2
本实施例在上述实施例的原理基础上，公开一具体实施方式。
预焊步骤中脉冲波形技术中焊接参数可采用现有技术，参数设置如下：总焊接速度7mm/s、脉冲宽度20ms、单脉冲能量3J～4J、焊点重叠率60％、焦点-0.5mm～-1.5mm。视结构间隙调整参数：间隙越大，能量越大，负离焦量越大。
复焊步骤中连续波形技术中焊接参数也可采用现有技术，参数设置如下：总焊接速度 60mm/s、渐进渐出斜率3％/ms、峰值焊接功率300W、焦点-1mm、焊接路径覆盖率1.5倍。
现有技术中，就大功率PIN开关在我公司的生产数据统计，仅采用脉冲波形技术，一次不良率约30％，主要不良为：焊缝裂纹、气密性NG、高低温试验后气密性NG。仅采用连续波形技术，一次不良率约为40％，主要不良为：结构缩/塌边、严重弹坑、热效应内部电路损坏，几乎不可返工。采用本方案，可将一次不良率降低为约5％，报废率降至0％，其成品至今尚未收到试验过程及用户过程反馈失效。
本大功率PIN开关组合项目生产涉及微组装、SMT、调试、测试、试验、激光封焊工序，全工序工时平均值约30小时/件。激光封焊工序预焊工时约15分钟/件，复焊工时约3分钟/ 件。从封焊工序来看，原15分钟/件的效率降低为18分钟/件，工时增加，但一次良率、报废率等指标均有改善。原脉冲波、连续波技术焊接造成的高达40％的产品报废均可挽回，该报废涉及材料、前期生产工时等完全报废，且用户端失效品分析、返修、整改等需要增加额外大量工时。因此，增加复焊工序还能从总体实现小投入大挽回的效果，整体上提高了大功率 PIN开关组合项目的审查效率。
实施例3
一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，包括以下步骤：
预焊步骤：固定焊接件，以多点融合的模式采用脉冲波形技术焊接形成焊缝；
预焊检验步骤：检查初焊的焊缝，若焊缝有缩边、弹坑现象，则挑出该焊接件，重复预焊步骤至焊缝无缩边、弹坑现象；
复焊步骤：采用连续波形技术对预焊的焊缝使用连续输出的激光进行加强。
由于初焊步骤采用脉冲波形技术激光焊接，其对材料具有高度兼容性，可适当降低结构件来料检验要求，来料合格率显著提升。由于初焊步骤的高度兼容性，该步骤初始焊缝合格率较高，返工难度低，预焊的焊缝不是所有都满足要求，现有方法在焊接产品筛选时，直接将不合格产品报废扔掉，其报废率高，本实施例在实施例1的基础上增设了预焊检验步骤，对预焊的焊缝进行质量检查，焊缝无缩边、弹坑现象的焊接件则进入复焊步骤，焊缝有缩边、弹坑现象的焊接件则再次进入初焊步骤，相比现有直接扔掉焊接件的做法，对产品进行再加工，可以进一步的减小报废率。
在复焊步骤中，其也可能产生不合格产品，在上述步骤中，还可增设复焊检验步骤，以检查复焊的焊缝，若焊缝不良，则挑出该焊接件，根据焊缝情况选择再次重复复焊步骤或再次重复预焊步骤。
预焊时使用兼容性较强的焊接方法形成稳定的焊缝结构，复焊时在稳定焊缝结构上使用较强的激光短时间内完成焊缝加强。预焊步骤、预焊检验步骤可重复次数≤5次；复焊、复焊检验步骤，可重复次数≤2次，返工期间需采取降温处理使工件恢复至室温再操作，避免材料兼容性不佳的影响以及热效应损坏内部电路等。焊接件由铝合金材质构成。铝合金以铝为主要成分，掺杂有硅、铁、铜、锰、镁等多种元素，不同掺杂比例形成了不同牌号的铝合金，代表其不同的特性。激光焊接属于高温热处理，虽然有一定的无氧氛围保护，但在处理过程仍会造成铝以及掺杂元素的剧烈氧化等化学反应，若多次进行焊接操作，掺杂元素的化学形态变化过大，则焊缝的化学特性会产生比预期要求较大的差异，焊缝的质量、可靠性会有较大的隐患。经实验发现预焊步骤、预焊检验步骤可重复次数≤5次；复焊、复焊检验步骤，可重复次数≤2次才能很好的保证焊缝的质量、可靠性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
预焊步骤：固定焊接件，以多点融合的模式采用脉冲波形技术焊接形成焊缝；
复焊步骤：采用连续波形技术对预焊的焊缝使用连续输出的激光进行加强。
2.根据权利要求1所述的一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，其特征在于，还包括预焊检验步骤：检查初焊的焊缝，若焊缝有缩边、弹坑现象，则挑出该焊接件，重复预焊步骤至焊缝无缩边、弹坑现象。
3.根据权利要求2所述的一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，其特征在于，所述预焊步骤、预焊检验步骤最多可重复5次。
4.根据权利要求1所述的一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，其特征在于，还包括复焊检验步骤：检查复焊的焊缝，若焊缝不良，则挑出该焊接件，重复复焊步骤或预焊步骤。
5.根据权利要求4所述的一种大功率PIN开关组件的混合激光焊接封盖的方法，其特征在于，所述复焊步骤、复焊检验步骤最多可重复2次。
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