CN110963716A - 真空玻璃预涂覆金属焊料的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空玻璃预涂覆金属焊料的装置和方法，真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，包括超声电烙铁和吸附运动平台，超声电烙铁包括超声波发生器、电烙铁头、送丝装置和热风枪，超声波发生器的换能器与电烙铁头连接从而带动电烙铁头产生径向振动；热风枪临近电烙铁头设置，送丝装置向电烙铁头处输送焊丝且焊丝在接触电烙铁头前，热风枪对焊丝预热；吸附平台包括机架，机架上设有吸附板；机架上还设有运动组件；金属焊料预制成焊丝并通过送丝装置向电烙铁头处输送；利用超声波发生器的换能器所产生的机械振动带动电烙铁头产生径向振动，焊丝在电烙铁头的热作用下熔融并与玻璃的金属化层结合。焊料厚度可控，真空玻璃的封装成功率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及真空玻璃加工技术领域，尤其涉及真空玻璃预涂覆金属焊料的装置和方法。
背景技术
真空玻璃是在两片平行放置的平板玻璃中间形成真空密封层，以实现隔热隔声的玻璃深加工产品。真空密封层通过采用特定材料封接其四周实现气密性，并在密封层中设置特定排列的支撑柱用以支撑外部的大气压力以保持真空层的形状。
气密性封接的质量直接关系到真空玻璃的性能和寿命，真空玻璃常用的封接材料有两种：①低熔点玻璃粉；②低温金属软钎焊料。一般情况下，金属焊料无法与玻璃实现可靠连接，需要在玻璃表面预制一层金属化层，如申请号为201010508421.7的中国专利“一种玻璃板复合封接方法”所阐述的，常用的金属化层包括Ag金属浆料、Cu-Ag合金金属浆料、Ni金属浆料、Ni-Ag合金金属浆料等。金属焊料被加热后熔化，经润湿、扩散等过程，与金属化层之间形成金属间化合物(IMC)，从而实现真空玻璃的气密封接。
但实际生产中，金属化层表面情况非常复杂，表面氧化程度、微观结构、粗糙度均不一样，加之真空玻璃尺寸很大，玻璃板本身变形的影响，造成各部分金属焊料熔融、润湿、扩散、形成IMC层的过程的时间和状态都不一样，从而造成大量虚焊、漏焊、溶蚀等缺陷，真空玻璃废品率居高不下。
因此，如果有一种方法，可以在最终封接之前，金属焊料与金属化层之间形成预焊接，即预先形成均匀的IMC层，而IMC层的熔点远高于焊料熔点，因此封接过程中，IMC层不会重新形成而只是缓慢长大，这样就不会造成因IMC生成速率的不同而造成的上述缺陷。
根据真空玻璃的产品特性和实际生产条件，金属焊料在玻璃金属化层表面的预涂覆，主要有以下几点要求：①不能使用助焊材料，因为残留助焊剂会污染封装设备，并影响最终产品真空度。②满足封边宽度要求。③焊料量可精准控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种预涂覆金属焊料量精确可控、厚度均匀的真空玻璃预涂覆金属焊料的装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，包括超声电烙铁和吸附运动平台，
所述超声电烙铁包括超声波发生器、电烙铁头、送丝装置和热风枪，所述超声波发生器的换能器与所述电烙铁头连接从而带动所述电烙铁头产生径向振动；所述热风枪临近所述电烙铁头设置，送丝装置向所述电烙铁头处输送焊丝且焊丝在接触所述电烙铁头前，所述热风枪对焊丝预热；
所述吸附平台包括机架，所述机架上设有吸附板；所述机架上还设有带动所述超声电烙铁移动的运动组件。
作为优选的技术方案，所述吸附板上均匀分布有多个吸附孔，所述吸附孔的下侧连通有风机。
作为优选的技术方案，所述运动组件包括第一丝杆组件，所述第一丝杆组件驱动第一连接座左右移动，所述第一连接座上设有第二丝杆组件，所述第二丝杆组件驱动第二连接座前后移动，所述第二连接座上设置第三丝杆组件，所述第三丝杆组件驱动所述超声电烙铁上下移动。
作为优选的技术方案，所述电烙铁头包括烙铁头部，所述烙铁头部的后端设有安装腔，所述安装腔内设有陶瓷加热元件，所述陶瓷加热元件为管状；还包括连接杆，所述连接杆一端穿过所述陶瓷加热元件并与所述烙铁头部固定连接，另一端通过螺纹与所述换能器连接。
作为优选的技术方案，所述送丝装置包括破锡机和送丝管，焊丝经所述破锡机处理后再经所述送丝管向所述电烙铁头处输送。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种预涂覆金属焊料量精确可控、厚度均匀且焊料与金属化层结合性能好的的真空玻璃预涂覆金属焊料的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，金属焊料预制成焊丝并通过送丝装置向电烙铁头处输送；焊丝在接触电烙铁头之前经过热风枪预热；利用超声波发生器的换能器所产生的机械振动带动电烙铁头产生径向振动，焊丝在电烙铁头的热作用下熔融并与玻璃的金属化层结合。
作为优选的技术方案，热风枪对焊丝接触电烙铁头之前的2cm处进行预热。
作为优选的技术方案，热风枪温度比焊丝的熔点高150-200℃。
作为优选的技术方案，电烙铁头的温度比焊料熔点高50-100℃。
作为优选的技术方案，焊丝在输送至电烙铁头之前经过破锡机处理。
通过专门设计真空玻璃预热涂覆焊料的装置和方法，实现了预涂覆金属焊料厚度可控，且焊料与金属化层之间形成的金属间化合物厚度均匀。对于金属焊料的使用量控制更为精准，可适应玻璃原片一定程度的变形，同时减少了对封装工艺的要求，将真空玻璃的封装成功率从40％提升到了90％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是超声电烙铁的结构示意图；
图2是电烙铁头的结构示意图；
图3是吸附运动平台的结构示意图；
图4是图3的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，包括超声电烙铁，超声电烙铁包括超声波发生器1、电烙铁头3、送丝装置和热风枪4，超声波发生器1的换能器2与电烙铁头3连接从而带动电烙铁头3产生径向振动；热风枪4临近电烙铁头3设置，送丝装置向电烙铁头3处输送焊丝且焊丝在接触电烙铁头3前，热风枪4对焊丝预热。
如图2所示，电烙铁头3包括烙铁头部31，烙铁头部31的后端设有安装腔，安装腔内设有陶瓷加热元件33，陶瓷加热元件33为管状；还包括连接杆35，连接杆35一端穿过陶瓷加热元件33并与烙铁头部31固定连接，另一端通过设有螺纹的螺纹连接部36与换能器2连接。
超声波发生器1输出与换能器2相匹配的高频交流电信号，换能器2一般设置有超声波输出装置，例如变幅杆，变幅杆远离换能器2的一端与连接杆35连接，其中变幅杆的作用是改变换能器的振幅(一般是增大)、提高振速比、提高效率等。换能器2将电信号转变为的40KHz机械信号(超声波)输出给电烙铁头3，带动电烙铁头3径向振动，电烙铁头3将换能器2产生的机械振动传递给焊料。电烙铁头3内部装有100W陶瓷加热元件33，陶瓷加热元件33的外端设有电缆线34，陶瓷加热元件33通电升温后，将热量传递给烙铁头部31。烙铁头部31采用不锈钢材质，端部为6x8mm平头，从而可以很好的匹配金属化层宽度。
送丝装置包括破锡机5和送丝管6，焊丝经破锡机5处理后再经送丝管6向电烙铁头3处输送。破锡机5利用刀状齿轮在金属焊料丝上压出小孔，施加传递能量并改善焊料可焊性。为了减少超声对金属化层的过度破坏，电烙铁头3的温度设置应尽可能的低，但为了保证金属焊料丝可以顺利熔化，本装置增加了热风枪4对焊丝预热，焊丝经热风枪4预热后传送至电烙铁头3下，接受热能和超声能后，熔化、润湿并与金属化层形成预制IMC层。
还包括吸附运动平台，如图3和图4所示，吸附平台包括机架7，机架7上设有吸附板8；吸附板8上均匀分布有多个吸附孔，吸附孔的下侧连通有风机。通过外置风机在吸附板8表面产生负压，可以将玻璃固定在吸附板8上，同时弥补玻璃本身平整度的不足。
机架7上还设有带动超声电烙铁移动的运动组件9。运动组件9包括第一丝杆组件91，第一丝杆组件91驱动第一连接座左右移动，第一连接座上设有第二丝杆组件92，第二丝杆组件92驱动第二连接座前后移动，第二连接座上设置第三丝杆组件93，第三丝杆组件93驱动超声电烙铁上下移动。运动组件9带动超声电烙铁实现三维运动，从而完成整板的预涂覆工艺。
机架7上可设置一套超声电烙铁以及一套驱动超声电烙铁移动的运动组件，吐3和图4所示的机架7上设置有两套运动组件，两套运动组件分别驱动两套超声电烙铁，每个超声电烙铁可单独也可联合完成工艺过程。
真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，金属焊料预制成焊丝并通过送丝装置向电烙铁头3处输送；焊丝在接触电烙铁头3之前经过热风枪4预热；利用超声波发生器1的换能器2所产生的机械振动带动电烙铁头3产生径向振动，焊丝在电烙铁头3的热作用下熔融并与玻璃的金属化层结合。
电烙铁头3端部在换能器2的驱动下产生径向的超声振动，同时，焊丝在电烙铁头3的热作用下逐渐熔化为液态，超声波作用于液态焊料中，会在焊料中产生空化作用，空化作用能够破除并去掉金属化层表面致密的氧化膜，促进或改善液态钎料与难润湿金属化层间的界面结合性能。
最佳的，热风枪4对焊丝接触电烙铁头3之前的2cm处进行预热。热风枪4温度比焊丝的熔点高150-200℃；电烙铁头3的温度比焊料熔点高50-100℃。
焊丝在输送至电烙铁头3之前经过破锡机处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，其特征在于：包括超声电烙铁和吸附运动平台，
所述超声电烙铁包括超声波发生器、电烙铁头、送丝装置和热风枪，所述超声波发生器的换能器与所述电烙铁头连接从而带动所述电烙铁头产生径向振动；所述热风枪临近所述电烙铁头设置，送丝装置向所述电烙铁头处输送焊丝且焊丝在接触所述电烙铁头前，所述热风枪对焊丝预热；
所述吸附平台包括机架，所述机架上设有吸附板；所述机架上还设有带动所述超声电烙铁移动的运动组件。
2.如权利要求1所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，其特征在于：所述吸附板上均匀分布有多个吸附孔，所述吸附孔的下侧连通有风机。
3.如权利要求1所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，其特征在于：所述运动组件包括第一丝杆组件，所述第一丝杆组件驱动第一连接座左右移动，所述第一连接座上设有第二丝杆组件，所述第二丝杆组件驱动第二连接座前后移动，所述第二连接座上设置第三丝杆组件，所述第三丝杆组件驱动所述超声电烙铁上下移动。
4.如权利要求1所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，其特征在于：所述电烙铁头包括烙铁头部，所述烙铁头部的后端设有安装腔，所述安装腔内设有陶瓷加热元件，所述陶瓷加热元件为管状；还包括连接杆，所述连接杆一端穿过所述陶瓷加热元件并与所述烙铁头部固定连接，另一端通过螺纹与所述换能器连接。
5.如权利要求1所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的装置，其特征在于：所述送丝装置包括破锡机和送丝管，焊丝经所述破锡机处理后再经所述送丝管向所述电烙铁头处输送。
6.真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，其特征在于：金属焊料预制成焊丝并通过送丝装置向电烙铁头处输送；焊丝在接触电烙铁头之前经过热风枪预热；利用超声波发生器的换能器所产生的机械振动带动电烙铁头产生径向振动，焊丝在电烙铁头的热作用下熔融并与玻璃的金属化层结合。
7.如权利要求6所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，其特征在于：热风枪对焊丝接触电烙铁头之前的2cm处进行预热。
8.如权利要求7所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，其特征在于：热风枪温度比焊丝的熔点高150-200℃。
9.如权利要求8所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，其特征在于：电烙铁头的温度比焊料熔点高50-100℃。
10.如权利要求6所述的真空玻璃预涂覆金属焊料的方法，其特征在于：焊丝在输送至电烙铁头之前经过破锡机处理。
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