CN216729984U - 用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，包括管状气管、环形气管、均流气管、气体流量控制单元以及气体供应单元；管状气管设于环缝的外部；环形气管的外侧上设有至少两圈出气孔，环形气管置于环缝内且至少两圈出气孔倾斜朝向环缝的两侧，用于从环缝的内部向环缝提供保护气体，且保护气体从环缝两侧覆盖环缝。在本实用新型中，利用激光钎焊焊接杜瓦，并利用设置于环形气管上的至少两圈出气孔，使保护气体从环缝的两侧较为均匀的覆盖环缝，不仅可避免焊接时环缝出现氧化，还可降低杜瓦的内部出现多余物的隐患，从而避免多余物对红外探测器的危害，并加快焊接时的冷却速度，减小杜瓦的变形量，从而提高杜瓦的焊接质量。

Description

用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置。

背景技术

红外探测器主要包括杜瓦组件和制冷机两大部分。红外探测器的杜瓦组件包括芯片和杜瓦，芯片封装于杜瓦内，杜瓦为芯片提供真空的工作环境。真空度是杜瓦的重要可靠性指标，其将直接影响杜瓦的使用寿命。其中，杜瓦包括杜瓦外壳、冷指气缸、冷指底座等。

其中，冷指气缸与冷指底座分别为钛合金和不锈钢，现目前主要通过钎焊焊接该异种材料。冷指气缸的缸壁非常纤薄，在焊接过程中极易变形导致焊接后的冷指气缸的尺寸异常。

而且现有钎焊冷指气缸及冷指底座的气体保护装置，对钎焊焊缝难以起到有效保护作用，使得冷指气缸及冷指底座的内壁氧化严重，并且还产生多余物附着在冷指气缸及冷指底座的内壁，对红外探测器产生较大危害，不利于提高良率及质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，以提高红外探测器的杜瓦的焊接质量。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，用于红外探测器的杜瓦的环缝的激光钎焊，所述气体保护装置包括管状气管、环形气管、均流气管、气体流量控制单元以及气体供应单元；所述环形气管的外侧上设有至少两圈出气孔，每圈所述出气孔沿以所述环形气管轴线为中心的周向设置，所述环形气管置于所述环缝内且至少两圈所述出气孔倾斜朝向所述环缝的两侧，所述环形气管依次通过所述均流气管及所述气体流量控制单元与所述气体供应单元连接，用于从所述环缝的内部向所述环缝提供保护气体，且所述保护气体从环缝两侧覆盖所述环缝；

所述管状气管置于所述环缝的外部，且与所述气体供应单元连接用以从所述环缝的外部提供所述保护气体。

可选的，所述均流气管包括至少三个导气管，所述至少三个导气管的一端均匀连接于所述环形气管的圆周面上，所述至少三个导气管的另一端连接所述气体流量控制单元。

可选的，至少两圈所述出气孔对称且均匀分布于所述环形气管的圆周面上。

可选的，所述环形气管内还设有均流挡板，用于均匀所述两圈出气孔的气流。

可选的，所述均流挡板包括环形挡板，所述环形挡板的一面朝向所述均流气管在所述环形气管内的出气口。

可选的，所述环形气管上还设置有两圈出气嘴，所述出气孔设于所述出气嘴上。

可选的，所述气体流量控制单元包括流量调节阀以及气体流量表，所述气体流量表连接于所述流量调节阀与所述气体供应单元之间。

可选的，所述环形气管的材料为弹性材料。

可选的，所述红外探测器的杜瓦的环缝包括冷指气缸及冷指底座的环缝，所述环缝的直径为4毫米～45毫米。

可选的，所述两圈出气孔的间距为0.8毫米～2.5毫米，所述两圈出气孔相对所述圆周平面的倾斜角度为30°～45°，所述环形气管与所述环缝的间距为1.5毫米～2.5毫米。

综上所述，本实用新型提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置具有以下有益效果：利用激光钎焊红外探测器的杜瓦，从通过管状气管从环缝的外部以及环形气管从环缝的内部在钎焊时提供气体保护，并且利用均流气管以及设置于环形气管上的至少两圈出气孔，使气体从环缝的两侧较为均匀的覆盖环缝，不仅可避免焊接时环缝出现氧化，还可降低红外探测器的杜瓦内部出现多余物的隐患，从而避免多余物对红外探测器的危害，并且利用激光钎焊焊接过程中局部加热集中且冷却速度快的特点，能减小杜瓦的形变，以保证杜瓦(例如冷指气缸)的同轴度，有效的保证了焊接质量。另外，还可在气体流量控制单元的控制下减少气体的浪费，提高气体的利用率。

附图说明

本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本实用新型，而不对本实用新型的范围构成任何限定。

图1是本申请实施例提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的环形气管置的侧视示意图；

图3是本申请实施例提供的环缝处的气流的示意图；

图4是本申请实施例提供的环形气管内均流挡板的示意图。

附图中：

11-冷指气缸；12-冷指底座；13-环缝；131-环缝中心平面；

21-管状气管；22-气体供应单元；31-环形气管；311-出气孔；312-环形气管轴线；313-环形气管中心平面；314-均流挡板；32-均流气管；33-气体流量控制单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

应当明白，当元件或层被称为"在…上"、"连接到"其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、连接其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为"直接在…上"、"直接连接到"其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在……之下”、“在下面”、“下面的”、“在……之上”、“在上面”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在……之下”、“在下面”、“下面的”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚的指出另外的方式。还应明白术语“包括”用于确定可以特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任何及所有组合。

图1是本申请实施例提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置的示意图。

如图1所示，本实施例提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，用于红外探测器的杜瓦的环缝13的激光钎焊，气体保护装置(亦简称气体保护装置)包括管状气管21、环形气管31、均流气管32、气体流量控制单元33以及气体供应单元22。环形气管31的外侧上设有至少两圈出气孔311，每圈出气孔311沿以环形气管轴线312为中心的周向设置，环形气管31置于环缝13内且至少两圈出气孔311倾斜朝向环缝13的两侧，环形气管31依次通过均流气管32及气体流量控制单元33与气体供应单元22连接，用于从环缝13内向环缝13提供保护气体，且保护气体从环缝13两侧覆盖环缝13。管状气管21置于环缝13的外部，且与气体供应单元22连接用以从环缝13的外部向环缝13提供保护气体。

其中，环缝13可为红外探测器的杜瓦的任意合适的管状元件或管状部件的环形焊缝，例如为冷指气缸与冷指底座的环缝或两个杜瓦外壳之间的环缝。在本实施例中，以激光钎焊冷指气缸11与冷指底座12为例加以说明，即通过高能量的激光光斑沿环缝13的周向移动快速加热完成钎焊，利用激光钎焊的加热集中(激光光斑较小)及焊接速度快的优点，以减少冷指气缸11与冷指底座12在钎焊中的变形，从而提高焊接的尺寸精度。应理解，在红外探测器的杜瓦中，冷指气缸11或冷指底座12的缸壁较薄用于提高其导热效率，从而使其在焊接过程中较易变形而劣化。

请继续参照图1，本申请实施例提供的气体保护装置包括至少两路气体保护管路，即外置气体保护管路和内置气体保护管路。其中，外置气体保护管路设置于环缝13的外部，用以从环缝13的外部向环缝13的熔池提供气体保护，可包括管状气管21以及气体供应单元22。气体供应单元22与管状气管21连接用于提供焊接时的保护气体，气体供应单元22可例如为氩气瓶(保护气体例如为氩气)，管状气管21的数量可为一个或多个，多个管状气管21可从不同角度对环缝13的熔池提供气体保护。

内置气体保护管路设于环缝13的内部，用以从环缝13的内部向环缝13的熔池提供保护气体，可包括环形气管31、均流气管32以及气体流量控制单元33。在具体实施时，可将环形气管31从冷指气缸11或冷指底座12相对环缝13较近(较短)一端伸入，并以环形气管中心平面313与环缝中心平面131相对齐，在本实施中可例如从冷指底座一侧伸入环缝13的内部。

具体的，均流气管32连接环形气管31及气体流量控制单元33，用以使得从气体流量控制单元33充入的气体均匀分布于环形气管31内。均流气管32可包括至少三个尺寸相同的导气管，至少三个导气管的一端均匀间隔连接于环形气管31的圆周面上，至少三个导气管的另一端连接气体流量控制单元33。

请参照图2，在本实施例中，均流气管32的导气管的数量为三个。在实际中，均流气管32还可为其他具有类似功能的结构，例如四个导气管的一端均匀间隔连接于环形气管31的周向上，四个导气管的另一端汇集到一总管，再将总管连接气体流量控制单元33。

气体流量控制单元33可包括流量调节阀以及气体流量表，流量调节阀连接均流气管32，气体流量表连接流量调节阀与气体供应单元22。利用气体流量控制单元33实现内置气体保护管路的流量控制，再结合气体供应单元22对整体气体流量的控制，还可同时实现外置气体保护管路的流量控制。

请参照图2，环形气管31上设有两圈出气孔311，每圈出气孔311包括多个(至少三个)沿以环形气管轴线312为中心的周向(圆周)设置的出气孔，两圈出气孔311均设于环形气管31的外侧(焊接时朝向环缝13一侧)。两圈出气孔311分别倾斜预设角度朝向环形气管中心平面313的两侧，以使得当该环形气管中心平面313位于环缝中心平面131时，从两圈出气孔311喷出的保护气体可从环缝13的两侧覆盖环缝13，以实现焊接时环缝13的气体保护。应理解，若气孔中的气体直接向环缝13的熔池喷出，极易破坏未固化的熔池导致环缝13的焊接质量较差。

具体的，请参照图3，在本实施例中通过两圈出气孔311倾斜喷向环缝13的两侧的保护气体，使得在环缝13(熔池)的表面形成一层沿环缝13的表面平行流动的气体保护层，不仅可以利用该气体保护层将熔池与空气隔离防止熔池氧化降低焊接质量，还可利用流动的气体保护层对熔池达到快速冷却的目的，防止焊料(钎料)的蒸汽逸出并附着在冷指气缸11或冷指底座12的内壁形成多余物。应理解，附着于冷指气缸11或冷指底座12的内壁的多余物不仅增大往复运动于其内的蓄冷器与缸内壁的摩擦，损害红外探测器，还不利于蓄冷器与缸内壁的冷量传导。

优选的，两圈出气孔311对称均匀(相对于环形气管中心平面313)设于环形气管31的圆周面上，以便于两圈出气孔311的气体尽量均匀喷向环缝13的两侧，不仅有利于提高气体保护的效果，还有利于实际焊接时设置环形气管31相对于环缝13的位置。

环形气管31还可设置有两圈出气嘴，上述出气孔311设于出气嘴上，以利用出气嘴的方向更好的控制出气孔311喷出气体的方向。当然，环形气管31上不设置出气嘴，直接在设置环形气管31上开孔作为出气孔311也是可行的。

需要说明的是，环形气管31上设置出气孔311的圈数也可大于两圈，出气孔311在环形气管31也可上交错排列，以应对不同焊接场景对保护气体的需求。

进一步的，请参照图4，环形气管31内还设有均流挡板314，以利用均流挡板314使得两圈出气孔311的出气流量(速率)更为均匀，以提高气体的保护效果。具体的，均流挡板314可为一环形挡板，环形挡板可利用支架(图中未示出)设置于于环形气管31内，且环状环形挡板的一面朝向均流气管32在环形气管31内的出气口，以使得气体从均流挡板314的两侧尽量分流而出，从而相对均匀气体在环形气管31的分布。在一优选实施例中，均流挡板314可为一曲面环形挡板，并利用曲面环形挡板的内凹面朝向均流气管32在环形气管31内的出气口。当然，均流挡板314也可以为其他具有类似功能的形状，均流挡板314上还可设置其他用于均匀气流的结构，例如导流槽、导流孔等。

更进一步的，环形气管31可由弹性材质制成，弹性材料可例如为聚氨基甲酸酯(PU)以便于根据具体的焊接情况伸缩调节环形气管31的直径大小。其中，具体的焊接情况可例如包括环缝13的尺寸(包括直径及宽度)、焊料的种类或焊接工艺等，但应理解，环形气管31调节幅度相对有限(属于微调)。

在本实施例中，以冷指气缸11和冷指底座12的环缝13的直径例如为4～45毫米，环缝13的宽度为例如为0.6～1.2毫米，环形气管31的两圈出气孔311可间隔0.8毫米～2.5毫米，出气孔311相对环形气管中心平面的倾斜角度为30°～45°，在激光钎焊时，环形气管中心平面313与环缝中心平面131对齐，且环形气管31与环缝13的间隔距离(最小距离)为1.5毫米～2.5毫米，从而使得以相对较小的气体流量(例如3L/min～10L/min)，在环缝13上形成较佳的保护效果，使得环缝13具有较佳的焊接效果，并避免气体的浪费，提高气体的利用率。

综上所述，本实用新型提供的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置具有以下有益效果：利用激光钎焊红外探测器的杜瓦，从通过管状气管从环缝的外部以及环形气管从环缝的内部在钎焊时提供气体保护，并且利用均流气管以及设置于环形气管上的至少两圈出气孔，使气体从环缝的两侧较为均匀的覆盖环缝，不仅可避免焊接时环缝出现氧化，还可降低红外探测器的杜瓦内部出现多余物的隐患，从而避免多余物对红外探测器的危害，并且利用激光钎焊焊接过程中局部加热集中且冷却速度快的特点，能减小杜瓦的形变，以保证杜瓦(例如冷指气缸及冷指底座)的同轴度，有效的保证了焊接质量。另外，还可在气体流量控制单元的控制下减少气体的浪费，提高气体的利用率。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，用于红外探测器的杜瓦的环缝的激光钎焊，其特征在于，所述气体保护装置包括管状气管、环形气管、均流气管、气体流量控制单元以及气体供应单元；

所述环形气管的外侧上设有至少两圈出气孔，每圈所述出气孔沿以所述环形气管轴线为中心的周向设置，所述环形气管置于所述环缝内且至少两圈所述出气孔倾斜朝向所述环缝的两侧，所述环形气管依次通过所述均流气管及所述气体流量控制单元与所述气体供应单元连接，用于从所述环缝的内部向所述环缝提供保护气体，且所述保护气体从环缝两侧覆盖所述环缝；

所述管状气管置于所述环缝的外部，且与所述气体供应单元连接用以从所述环缝的外部提供所述保护气体。

2.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述均流气管包括至少三个导气管，所述至少三个导气管的一端均匀连接于所述环形气管的圆周面上，所述至少三个导气管的另一端连接所述气体流量控制单元。

3.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，至少两圈所述出气孔对称且均匀分布于所述环形气管的圆周面上。

4.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述环形气管内还设有均流挡板，用于均匀所述两圈出气孔的气流。

5.根据权利要求4所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述均流挡板包括环形挡板，所述环形挡板的一面朝向所述均流气管在所述环形气管内的出气口。

6.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述环形气管上还设置有两圈出气嘴，所述出气孔设于所述出气嘴上。

7.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述气体流量控制单元包括流量调节阀以及气体流量表，所述气体流量表连接所述流量调节阀与所述气体供应单元。

8.根据权利要求1所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述环形气管的材料为弹性材料。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述红外探测器的杜瓦的环缝包括冷指气缸及冷指底座的环缝，所述环缝的直径为4毫米～45毫米。

10.根据权利要求9所述的用于红外探测器激光钎焊的气体保护装置，其特征在于，所述两圈出气孔的间距为0.8毫米～2.5毫米，所述两圈出气孔相对所述环缝的中形平面的倾斜角度为30°～45°，所述环形气管与所述环缝的间距为1.5毫米～2.5毫米。

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