CN212695359U - 一种焊接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型中公开了一种焊接结构，其包括：其中一个端部设有引针接插件的连接器；侧壁上设有台阶孔的壳体，所述引针接插件焊接在所述台阶孔内；设于所述引针接插件和所述台阶孔之间的密封环，且所述密封环与所述引针接插件、所述台阶孔的间隙均填充有焊料。该焊接结构采用密封环焊接结构，焊料填充在密封环之间，从而提高了焊接部位的气密性且具有优异的耐疲劳性。

Description

一种焊接结构

技术领域

本实用新型属于电子器件技术领域，具体涉及一种连接器的焊接结构。

背景技术

随着集成电路产品的多功能和小型化，射频微波组件与模块的设计愈发要求轻质、微系统化。连接器，如SMP连接器作为射频系统设计的对外接口具有高频、抗震等优点，其与壳体的安装方式也必然不断适应系统化的封装需求。

微波封装电路的接插件气密性封装目前普遍采用金锡焊料进行气密性金属外壳的焊接封装，这种结构气密性好，但要求金属外壳高温焊接时不发生形变。随着微波电路的封装外壳在不断减重的设计要求下，其材质和结构设计的强度往往不能承受金锡焊料的高温焊接而不发生形变。因此，目前低频微波电路的外壳采用导电粘接胶粘接的方法实现连接器与壳体的装配，但该方法不具有气密性和长期的结构可靠性。而高频微波电路的外壳与连接器进行焊接时，结构设计人员采用低温焊料(PbSn系列或SAC305)焊接，并选择热板、热风、真空回流或高频感应焊等方式进行焊接，其气密性往往难以达到要求，并且其焊接的结构强度较低，使用环境受限。

具体来说，常规的低温焊料(PbSn系列或SAC305)焊接SMP连接器与铝合金壳体时缺陷主要有：焊接气密性较差，难以达到高温金锡焊接的效果，尤其不能满足宇航产品的高气密性要求；焊接质量一致性差，产品的成品率低，操作效率低，对于焊接夹具的要求高，产品成品率低；常规的焊接结构与方法极易导致焊料中存在大面积气泡以及焊料堆积现象，对于焊接点的耐疲劳性极为不利，严重影响焊接质量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型有必要提供一种焊接结构，本实用新型中的焊接结构采用密封环焊接结构，焊料填充在密封环之间，从而提高了焊接部位的气密性并且该焊接结构具有优异的耐疲劳性，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型首先提供了一种焊接结构，其包括：

连接器，所述连接器的其中一个端部设有引针接插件；

壳体，所述壳体的侧壁上设有台阶孔，所述引针接插件焊接在所述台阶孔内；

密封环，所述密封环设于所述引针接插件和所述台阶孔之间，且所述密封环与所述引针接插件、所述台阶孔的间隙均填充有焊料。

进一步的，所述台阶孔包括第一级台阶孔、第二级台阶孔和第三级台阶孔，所述第一级台阶孔的内径大于所述第二级台阶孔的内径，第二级台阶孔的内径大于所述第三级台阶孔的内径。

进一步的，所述引针接插件设于所述第一级台阶孔和第二级台阶孔内，所述密封环套设于所述引针接插件上，且设于所述连接器和所述第一级台阶孔的底面之间。

进一步的，所述引针接插件远离所述连接器的端部设有引针芯，所述引针芯设于所述第三级台阶孔内，且所述引针芯与所述第三级台阶孔的内壁不接触。

进一步的，所述密封环与所述引针接插件的间隙、所述连接器与所述第一级台阶孔的间隙，以及所述引针接插件与第二级台阶孔的间隙之间均填充有低温焊料，所述低温焊料为PbSn系列或SAC305。

进一步的，所述密封环的材质选自可伐材质、铜材、或高温焊材，所述高温焊材为270℃以上的焊材。

进一步的，所述密封环的表面材质为铜、金、银或合金。

进一步的，所述密封环材质的热膨胀系数介于所述壳体和所述连接器材质的热膨胀系数之间。

进一步的，所述密封环的外环直径为所述第一级台阶孔的直径-0.05mm，内环直径为所述引针接插件的直径+0.05mm；所述密封环的厚度为0.2-0.5mm。

进一步的，所述密封环的数量为两个以上。

与现有技术相比，本实用新型中的焊接结构中设有密封环，密封环的存在可以将焊料分割成多层结构，从而有效避免了低温焊料的焊接缺陷，提高了焊接部位的结构强度和封装气密性。此外，密封环的存在可有效降低焊料中的空洞率，减少了射频信号输入/输出时的差损，使得本实用新型中的焊接结构强度高、气密性好，可靠性优越。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例中SMP连接器的局部结构示意图；

图2为本实用新型一较佳实施例中焊接结构焊接前的结构示意图；

图3为本实用新型另一较佳实施例中焊接结构的XRD图。

图中：10-SMP连接器、11-引针接插件、12-引针芯、20-壳体、21-第一级台阶孔、22-第二级台阶孔、23-第三级台阶孔、30-密封环、40-焊料环。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将结合具体的实施例对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图3中所示的，本实施例中公开了一种焊接结构，其包括连接器10、壳体20和密封环30。密封环30连接在连接器10和壳体20之间，如图3中所示的，在密封环30与连接器10、壳体20之间的间隙均由焊料填充。

具体的，这里的连接器10可以是微电子器件领域常见的连接器，如SMP连接器等，这里可不做具体的限定，在本实施例中，连接器10为SMP连接器。请参见图1，连接器10的其中一个端部设有引针接插件11，引针接插件11远离连接器10的端部设有引针芯12，引针芯12可以有一个也可以有两个以上，其数量可不做具体的限定。

请参阅图2，壳体20的侧壁上开设有台阶孔，在本实施例中为三级台阶孔，所述的三级台阶孔分别为第一级台阶孔21、第二级台阶孔22和第三级台阶孔23，具体的，第一级台阶孔21用于焊接连接器10，第二级台阶孔22用于焊接引针接插件11，第三级台阶孔23用于引针芯12穿过，且引针芯12与第三级台阶孔23不接触。因此，如图2中所示的，第一级台阶孔21的内径大于第二级台阶孔22的内径，第二级台阶孔22的内径大于第三级台阶孔23的内径。进一步的，密封环30套设于引针接插件11上，且设于连接器10和第一级台阶孔21的底面之间，密封环30与引针接插件11、第一级台阶孔21和连接器10之间的间隙以及第二级台阶孔22和引针接插件11之间的间隙均有低温焊料填充，具体来说，按照图2中的结构，将密封环30、焊料环40套设在引针接插件11上，且置于连接器10和第一级台阶孔21底面之间，施加压力夹紧固定焊接后，焊料环40融化从而浸润密封环30、引针接插件11与第一级台阶孔21之间的间隙，同时焊料逐步浸润连接器10和第一级台阶孔21之间的间隙，以及引针接插件11和第二级台阶孔22的间隙，将接缝填充。由于常规的高温金锡焊接会导致壳体20的变形，因此，这里的焊料环40为低温焊料环，其材质包括PbSn系列或SAC305，可提及的实例包括但不限于Sn63Pb37、Sn62Pb36Ag、Sn96.5Ag3Cu0.5等。

具体的，由于低温焊料填充量偏低时，极易造成封装壳体的漏气，而焊料堆积过多则易促成大尺寸晶粒或枝晶的生长，降低焊接部位的强度，因此密封环30解决了这一问题。密封环30的存在可以经焊料分割成多层结构，有效避免了低温焊料的焊接缺陷，提高了焊接部位的结构强度和封装气密性。优选的，密封环30优选刚性材质，可提及的实例包括但不限于可伐材质、铜材、或高温焊材，需要说明的是，这里的高温焊材指的是270℃以上的焊材，可提及的实例包括但不限于Au80Sn20等。密封环30的材质具有一定的刚性和延展性，可有效降低焊料中的孔洞率，减少射频信号输入/输出时的差损；进一步的，密封环30的材质还应当与壳体20、连接器10的材质相近，尤其是其热膨胀系数应当介于壳体20和连接器10的材质的热膨胀系数之间，其表面材质可以为铜、金、银或合金，也可以是镀覆在密封环30表面的铜、金、银或合金镀层。进一步的，密封环30的尺寸根据第一级台阶孔21、引针接插件11和第二级台阶孔22的直径进行设定，如图2中所示的，第二级台阶孔22的内径介于密封环30的内环直径和外环直径之间，在本实施例中，密封环30的外环直径为第一级台阶孔21的直径-0.05mm，内环直径为引针接插件11的直径+0.05mm，其厚度在0.2-0.5mm之间，该焊接结构可以根据台阶孔的深度设置两个以上的密封环30从而实现焊接填充和控制焊料的堆积厚度。

进一步的，本实用新型中的焊接结构，引针芯12设于第三级台阶孔23内，引针芯12与第二级台阶孔22之间的间隙无焊料填充并且绝缘不接触，由于引针芯12与连接器10的部位通过玻璃绝缘子焊接为现有结构，因此不再具体阐述。

下面结合具体的实施方式对本实用新型中的焊接结构进行更加具体的说明。

该实施例中，壳体20采用6061的铝合金材料，表面镀镍金，壳体20的侧壁上开设有焊接连接器10的三级台阶孔，连接器10上有2个引针芯12，壳体20与连接器10采用SAC305焊料焊接，焊料环的厚度为0.4mm，密封环30选用可伐合金，本实施例中有两个密封环30，其厚度分别为0.25mm和0.4mm。

首先将密封环30和焊料环40、壳体20的两级台阶孔实用玻璃刷进行打磨清洁处理，并在密封环30的表面涂覆薄层助焊剂；

按照图2中的结构将密封环30、焊料环40(焊料环40的尺寸与密封环30近似，且密封环30和焊料环40可以顺序设置也可以交叉设置，没有具体的限定)套设在引针接插件11上后与连接器10进行装配后，压实到壳体20的两级台阶孔中，并确认连接器10、密封环30、焊料环40与壳体20的焊接面充分接触，然后按照焊接曲线进行焊接(预热温度为170℃，焊接峰温为260℃)；焊接过程中夹具始终保持适当的压力，待焊料融化后浸润密封环30、连接器10和壳体20的台阶孔中的焊接面，得到如图3中所示的焊接结构，形成具有高气密性的射频端口。其中，第一级台阶孔21、第二级台阶孔22的孔壁与连接器焊接面的尺寸间隙为0.1mm(焊料填充厚度)，焊料填充深度为0.75mm，即密封环30与焊料的填充厚度，焊料填充在密封环30、壳体20与连接器10之间，本实施例中的两个密封环30形成双层密封结构。此外，如图3的X射线俯视图中所示的，除引针芯12所在区域(第三级台阶孔23及第二级台阶孔22的部分端面区域)外，连接器10与第一级台阶孔21和第二级台阶孔22侧壁紧密焊接在一起，针芯12是用玻璃绝缘子烧结在引针接插件11内部，针芯12负责壳体20的内部电路与外部的电性能连接，针芯12与连接器10、引针接插件11及壳体20均处于绝缘状态，这里不再具体阐述。

上述焊接结构构架简单，图3实施例中的焊接结构，经示踪气体氦(He)细检漏方法测试,通过该焊接方法得到65.0mm*75.0mm*6.8mm密封结构的气密性达到了1*10^-3(Pa·cm³)/s，优于现有焊接结构的5*10^-2(Pa·cm³)/s，且该焊接结构经过长时间老炼和温循试验后仍保持良好的气密性和结构强度。从而说明本实用新型中的焊接结构提高了焊接部位的气密性并且具备优异的耐疲劳性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种焊接结构，其特征在于，其包括：

连接器，所述连接器的其中一个端部设有引针接插件；

壳体，所述壳体的侧壁上设有台阶孔，所述引针接插件焊接在所述台阶孔内；

密封环，所述密封环设于所述引针接插件和所述台阶孔之间，且所述密封环与所述引针接插件、所述台阶孔的间隙均填充有焊料。

2.如权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述台阶孔包括第一级台阶孔、第二级台阶孔和第三级台阶孔，所述第一级台阶孔的内径大于所述第二级台阶孔的内径，第二级台阶孔的内径大于所述第三级台阶孔的内径。

3.如权利要求2所述的焊接结构，其特征在于，所述引针接插件设于所述第一级台阶孔和第二级台阶孔内，所述密封环套设于所述引针接插件上，且设于所述连接器和所述第一级台阶孔的底面之间。

4.如权利要求3所述的焊接结构，其特征在于，所述引针接插件远离所述连接器的端部设有引针芯，所述引针芯设于所述第三级台阶孔内，且所述引针芯与所述第三级台阶孔的内壁不接触。

5.如权利要求2所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环与所述引针接插件的间隙、所述连接器与所述第一级台阶孔的间隙，以及所述引针接插件与第二级台阶孔的间隙之间均填充有低温焊料，所述低温焊料为PbSn系列或SAC305。

6.如权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环的材质选自可伐材质、铜材、或高温焊材，所述高温焊材为270℃以上的焊材。

7.如权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环的表面材质为铜、金、银或合金。

8.如权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环材质的热膨胀系数介于所述壳体和所述连接器材质的热膨胀系数之间。

9.如权利要求2所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环的外环直径为所述第一级台阶孔的直径-0.05mm，内环直径为所述引针接插件的直径+0.05mm；所述密封环的厚度为0.2-0.5mm。

10.如权利要求1所述的焊接结构，其特征在于，所述密封环的数量为两个以上。

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