[發(fā)明專利]一種大面積焊接方法

有效

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• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102764922A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 陳三斌;周壽桓;唐曉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;C23C14/14;C23C14/24
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 吳永亮

技術領域

本發(fā)明涉及微電子領域，特別是涉及一種大面積焊接方法。

背景技術

在固體激光器設計中，為了提高激光器的輸出，首要解決的問題是提高激光工作物質(zhì)的散熱能力，較好的選擇是增大工作物質(zhì)的散熱面積，因此隨著激光器技術的發(fā)展，激光工作物質(zhì)更多的被設計成板條狀、薄片狀或光纖等。在板條和薄片激光器中，雖然工作物質(zhì)的散熱面積得到增大，但如何將工作物質(zhì)的熱量盡快帶走成為了新的問題，目前采用的散熱結(jié)構(gòu)有以水直接冷卻或通過焊接熱沉進行接觸冷卻等。比較而言，焊接冷卻熱沉是板條和薄片激光器設計的較佳選擇。但是，板條和薄片激光器的熱沉焊接面積較大，由于焊接面積過大，焊接熱沉的過程中有諸多復雜因素影響，使得焊接面的結(jié)合不緊密，導致工作物質(zhì)與熱沉之間的散熱不均勻，焊接失效，特別在大功率激光輸出情況下，將嚴重影響激光器的性能。

目前在電子行業(yè)中，無鉛焊料的研究取得了很大進展，其中銦-金體系具有焊接溫度低，焊接產(chǎn)物熔點高，反應速度快等優(yōu)點，但是，當遇到焊接面積過大的情況時，很難實現(xiàn)加工晶體面型和金屬熱沉面型的一致，導致在焊接過程中加工晶體和金屬熱沉的焊接面扣合時，接合面上產(chǎn)生一定數(shù)量的氣泡，影響焊接效果，并且焊接面積越大，產(chǎn)生氣泡的數(shù)量越多，面積越大，這是造成大面積焊接失效的主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種大面積焊接方法，用以解決現(xiàn)有技術中大面積焊接時的焊接失效問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種大面積焊接方法，包括：步驟①，在第一焊接部件的焊接面上制作第一焊接膜，在第二焊接部件的焊接面上制作第二焊接膜，其中，所述第一焊接膜的微觀結(jié)構(gòu)為柱狀結(jié)構(gòu)，第一焊接膜的材料的熔點t高于第二焊接膜的材料的熔點t₁，第一焊接膜的材料與第二焊接膜的材料能形成金相組織；步驟②，令所述第一焊接膜和所述第二焊接膜相接觸，將第二焊接部件加熱至溫度t₂，且t₁<t₂<t，以使成為液相的第二焊接膜與第一焊接膜的微觀結(jié)構(gòu)侵潤；以及，步驟③，對第一焊接部件和第二焊接部件降溫，完成焊接。

進一步地，本發(fā)明的大面積焊接方法還包括第一加熱階段、保溫階段和第二加熱階段，其中，第一加熱階段為將第二焊接部件加熱到溫度t₃，其中t₃<t₁；保溫階段為在預定時間段內(nèi)，維持第二焊接部件的溫度始終為t₃；以及第二加熱階段為將第二焊接部件的溫度由t₃加熱至t₂。

進一步地，本發(fā)明的大面積焊接方法還包括降溫階段和自然冷卻階段，其中，降溫階段為將第二焊接部件降溫至t₄，其中t₄<t₁；自然冷卻階段為令第二焊接部件的溫度由t₃自然降至室溫。

進一步地，在步驟①之前對所述第一焊接部件和/或第二焊接部件進行金屬化處理，對所述第一焊接部件的金屬化處理包括：在所述第一焊接部件的焊接面上依次覆鍍鎳層和金層，對所述第二焊接部件的金屬化處理包括：在所述第二焊接部件的焊接面上依次覆鍍鈦層、鎳層、金層。

進一步地，本發(fā)明的大面積焊接方法利用傾斜角沉積法或氬離子銑削法制作所述第一焊接膜。

本發(fā)明有益效果：本發(fā)明的大面積焊接方法利用焊接層制作工藝的改進，制作出焊接層的微觀疏松結(jié)構(gòu)，有利于焊接時液相焊接層的侵潤，焊接時液態(tài)侵潤后重新分布，可充分填充由于面型加工誤差造成的焊接面結(jié)合不緊密的位置，采用傾斜角沉積法形成的疏松的柱狀微結(jié)構(gòu)具有微通道的功能，有利于排除兩個大面積焊接面緊貼時產(chǎn)生的氣泡，本發(fā)明考慮了加熱和降溫過程中的熱內(nèi)應力問題，有助于提高焊接質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中的焊接流程圖。

圖2是本發(fā)明實施例中膜層的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例中傾斜角沉積法的制作工藝示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例中以傾斜角沉積法制作出的膜層的掃描電鏡圖像。

圖5是本發(fā)明實施例中要焊接的激光增益介質(zhì)和冷卻熱沉的正視圖。

圖6是本發(fā)明實施例中要焊接的激光增益介質(zhì)和冷卻熱沉的側(cè)視圖。

圖7是本發(fā)明實施例中對激光增益介質(zhì)的金屬化處理示意圖。

具體實施方式