[发明专利]3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺

说明书

技术领域

本发明属于微组装组件封装测试工艺技术领域，尤其涉及一种3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺。

背景技术

随着电子整机和系统性能的进一步提高，高技术性能和高可靠性已经成为军用电子装备和其他高技术电子产品的两个关键参数，而电子器件和组件的可靠性在其中占有举足轻重的地位。电子器件和组件多采用先进的微波多芯片组装技术，大量使用微波裸芯片，为保护这些芯片和封装的金属镀层免受各种苛刻环境条件，如潮湿、酸雨和盐雾等的腐蚀和机械损伤，必须对电子器件和组件的金属外壳进行气密性封装，才能长期保持电子器件和组件高的可靠性和稳定性。

目前，用于电子器件和组件气密性封装的金属材料有可伐合金、碳钢、不锈钢、铝合金、铝硅合金、铜合金等。铝合金具有比重小、强度高、导电率高、无磁性、耐锈蚀、热稳定性好、易加工成形和成本低等优点，因而在航空航天、船舶、机械、电器和汽车制造等方面得到广泛的应用。金属外壳的气密性封装方法有环氧粘接法、平行缝焊、锡焊、电子束焊、激光封焊等。激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，高辐射强度的激光束经过光学系统聚焦后，将置于激光焦点附近的加工工件进行加热熔化并连接，形成优良焊接接头。熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用工件材料表面的时间、功率密度和峰值功率等。

目前，用于气密性封装的铝合金微波组件外壳的盖板一般采用牌号为4047、壳体一般采用牌号为6061或6063的铝合金，但是4047铝合金生产工艺复杂、成本较高、材料来源不稳定，严重影响产品的成品率和可靠性。牌号为3A21的铝合金是防锈铝合金，其特点是抗蚀性强以及成本较低，但是采用一般的激光焊接工艺容易产生多种焊接缺陷，如焊缝气孔超标、夹渣、接头力学性能不达标等。由于电子器件和组件内部的电路和裸芯片结构复杂、成本非常高，因此研究一种合适的激光焊接工艺方法用来实现3A21铝合金电子器件和组件外壳的气密性封装具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可有效消除3A21铝合金外壳激光焊接焊缝处的裂纹和气孔、效率高、成本低，且能保证封装的3A21铝合金外壳具有高气密性和高可靠性的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，包括以下步骤：

（1）视觉对位：将清洗和真空烘烤后的3A21铝合金外壳固定于手套箱内，所述3A21铝合金外壳包括3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板，采用旁轴视觉定位系统对3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板的接缝进行自动识别；

（2）激光点焊定位：对3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板的接缝进行激光点焊，以固定3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板；

（3）激光密封焊接：采用Nd:YAG固体脉冲激光器对3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板的接缝进行激光密封焊接，所述激光密封焊接的工艺参数为：激光脉冲峰值功率3000 W～3500W，脉冲波形为预热保温波，脉冲宽度4ms～8ms，脉冲重复频率10Hz～20Hz，焊接速度108 mm/min～180mm/min，离焦量-1mm～-2mm。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，所述激光点焊的工艺参数为：激光脉冲峰值功率3000 W～3500W，脉冲波形为预热保温波，脉冲宽度4ms～8ms，离焦量-1mm～-2mm。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，所述步骤（2）中，对3A21铝合金壳体和3A21铝合金盖板的接缝的各条边分别进行激光点焊。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，每条边上沿边长等距离激光点焊多个点。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，进行步骤（3）时，开启除烟尘装置。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，所述步骤（1）中，所述手套箱内为氮气保护环境，水含量为10ppm以下，氧气含量为10ppm以下。

上述的3A21铝合金外壳的激光密封焊接工艺，优选的，所述步骤（1）中，所述清洗的详细步骤为：依次采用丙酮和无水乙醇对3A21铝合金外壳进行清洗，再采用无尘纸擦拭以去除表面油污，最后用氮气吹干。