[發(fā)明專利]一種無氧銅殼體和無氧銅蓋板的激光封焊方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010001260.6
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN113059268A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙瓛;周水清;廖煥金;鄧斌;萬喜新;何永平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/22;B23K26/142;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70;B23K103/12
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 徐好

本發(fā)明公開了一種無氧銅殼體和蓋板的激光封焊方法，采用波長為515nm的綠光激光，在充滿高純氮?dú)獾氖痔紫鋬?nèi)，選用脈沖或連續(xù)激光出光的輸出模式，對采用鎖底自對中接頭的無氧銅殼體和蓋板實施激光封焊。脈沖模式激光封焊的工藝參數(shù)為：激光脈沖峰值功率1200W～1400W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度5ms～7ms，脈沖重復(fù)頻率5Hz～10Hz，焊接速度18mm/min～36mm/min，離焦量0mm～?2mm。連續(xù)模式激光封焊的工藝參數(shù)為：激光功率700W～900W，焊接速度6000mm/min～8000mm/min。本發(fā)明的無氧銅外殼脈沖或連續(xù)激光封焊方法，均能獲得穩(wěn)定的焊接過程、有效的消除無氧銅外殼激光焊接焊縫處的飛濺和孔洞，所封裝的微波組件無氧銅外殼具有焊縫外觀美觀、氣密性高、可靠性高等眾多優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光焊接方法，尤其涉及一種無氧銅殼體和無氧銅蓋板的激光封焊方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代先進(jìn)集成電路和微波技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子器件和組件的封裝質(zhì)量對整機(jī)系統(tǒng)性能的影響程度不斷增大。據(jù)統(tǒng)計，在目前限制微波器件性能的因素中，約30％的器件失效與封裝有關(guān)。封裝不僅對芯片具有機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)的作用，使其避免大氣中的水氣、雜質(zhì)和各種化學(xué)氣氛的污染和侵蝕，從而使器件內(nèi)部芯片能穩(wěn)定地發(fā)揮正常的電氣功能，而且對器件和電路的熱性能乃至可靠性也起到重要作用。目前一個電路的封裝成本已幾乎與芯片的成本相當(dāng)。

目前，用于電子器件和組件氣密性封裝的金屬材料有可伐合金、碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鋁硅合金、銅合金等。銅合金具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性以及比鋁更低的熱膨脹系數(shù)，且在厚度較薄時也不易變形，鍍金等表面加工工藝也比較成熟，因此在沒有重量要求的情況下，銅是作為封裝外殼材料的最佳選擇。而無氧銅是一種不含氧也不含任何脫氧劑殘留的純銅，其雜質(zhì)總含量不大于0.05％，銅的純度大于99.95％，較一般銅材有著更低的內(nèi)阻，不易氧化，且加工性能、低溫性能和耐腐蝕性均非常好，常被應(yīng)用于散熱要求較高、無嚴(yán)苛重量要求的組件封裝外殼。

激光封焊由于具有焊接熱影響區(qū)小、可靠性和密封性好、無接觸、焊縫強(qiáng)度接近母材、對封口形狀無要求等優(yōu)點，已成為一種越來越重要的微波組件外殼密封形式。由于具有高熱導(dǎo)率、室溫下對紅外波段的激光(如1064nm、1030nm)反射率極高(約98％)、熔點及沸點較高等特性，無氧銅殼體和蓋板的紅外激光封焊存在難以形成穩(wěn)定熔池、熔深淺、易產(chǎn)生大顆粒飛濺和孔洞、熱裂紋傾向性高、易受工件表面狀態(tài)影響、焊接過程極不穩(wěn)定、反射激光可能損傷激光器等問題，限制了無氧銅在微波組件外殼封裝領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠獲得穩(wěn)定的焊接過程、有效的消除焊縫處的飛濺和孔洞的無氧銅殼體和無氧銅蓋板的激光封焊方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種無氧銅殼體和無氧銅蓋板的激光封焊方法，采用綠光激光對無氧銅殼體和無氧銅蓋板實施激光封焊。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：綠光激光的波長為515nm。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：采用脈沖激光輸出模式對無氧銅殼體和無氧銅蓋板實施激光封焊，其中激光脈沖峰值功率為1200W～1400W，脈沖波形為矩形波，脈沖寬度5ms～7ms，脈沖頻率5Hz～10Hz，焊接速度18mm/min～36mm/min，離焦量0mm～-2mm；

或者，采用連續(xù)激光輸出模式對無氧銅殼體和無氧銅蓋板實施激光封焊，其中激光功率700W～900W，焊接速度6000mm/min～8000mm/min，離焦量0mm～-2mm。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：激光封焊方法包括步驟：

S1、焊前準(zhǔn)備：對無氧銅殼體和無氧銅蓋板進(jìn)行清洗、干燥及除雜處理；

S2、視覺對位：采用視覺定位系統(tǒng)對無氧銅殼體和無氧銅蓋板的接縫進(jìn)行識別；