[發明專利]一種真空-超聲復合釬焊裝置及方法

在審

• 申請號: 202110446700.3
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113042844A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 徐幸;殷東平;陳該青;董中林;吳瑛;黃林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: B23K1/06
• 分類號: B23K1/06;B23K1/008;B23K3/08;B23K1/20;B23K3/04
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張祥

本發明提供了一種真空?超聲復合釬焊裝置，包括用于放置待焊接工件的真空罩，還包括設置于真空罩內的運動單元，所述運動單元上固定有一壓力傳感單元，所述壓力傳感單元下方固定有超聲釬焊儀，所述運動單元能夠驅動壓力傳感單元在豎直方向和垂直豎直方向的平面內移動位置。本發明的優點在于：利用超聲波除氣效應和真空負壓，實現微波組件上微帶板的高效、高可靠、低成本連接，運動單元能夠在整個空間內的三個方向進行運動調整焊接位置，自由度更高，能夠滿足大焊接面、多位置、非連續焊接等需求；同時超聲釬焊儀通過壓力傳感單元施加荷載，能夠準確的控制超聲釬焊儀得到的壓力，控制精度高，滿足電子組件的高精度焊接需求。

技術領域

本發明涉及釬焊技術領域，尤其涉及一種真空-超聲復合釬焊裝置及方法。

背景技術

隨著現代電子設備對小型化、輕量化、高度集成需求的日益增長，微帶板因體積小、重量輕而被廣泛應用于航空航天產品中的微波電子功能組件高集成裝配場合。現有微帶板和金屬殼體的裝配技術中，螺釘連接和導電膠粘接是常用的連接方式，但這兩種連接方式往往無法滿足航空航天產品在重量、電信號傳輸及長期可靠性三個方面的高指標要求。因此，常采取釬焊的方法實現微帶板與鋁合金表面大面積接地連接?，F有的釬焊方法有熱臺焊接、低溫真空釬焊和真空汽相焊。以上三種方法在焊接作業過程中均使用到適量的助焊劑，但熔融的助焊劑可揮發出氣體，易形成孔洞，降低微波傳輸性能。

超聲技術在鋁合金的低溫釬焊連接中有著廣泛的應用。在超聲空化作用、吸氣效應和聲流效應的共同作用下，超聲波一方面能促進液體釬料破碎氧化膜實現微帶板與鋁合金的無釬劑連接；另一方面能很快促使溶解于液態釬料中的氣體析出為宏觀氣孔，并將其排出釬縫，從而提高釬焊接頭的釬透率。然而，低溫釬焊過程中液相焊料的粘度較高，宏觀氣孔的流動性較差，利用超聲波的聲流效應排出宏觀氣孔需要較長超聲波振動時間，這不僅會降低焊接效率，也會造成微帶板的損傷；并且，超聲釬焊時釬料表面的氣液界面反應劇烈，容易形成氧化發黑現象。因此，單純依靠超聲釬焊來實現大尺寸微帶板高質量焊接仍存在一定局限性。

公開號為CN103394783A的發明專利申請公開了一種超聲波輔助真空釬焊設備，通過在真空室內設置超聲振動桿，并借助絲桿導軌立柱控制超聲振動桿的位置，實現對真空室內物體的超聲波輔助釬焊。但其超聲焊頭僅在真空腔內做垂直方向的進給運動，并不具備有三維動態拾取和多點焊接等功能，無法實現大焊接面、多位置非連續釬焊接頭的制備:并且該方案的壓力載荷通過貫穿真空腔體的導桿施加，受限于真空腔體與導桿間的摩擦力，其難以對工件施加高精度微型載荷，因此該設備不適用于薄壁、高精度電子組件的釬焊連接。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種適用于薄壁電子組件的高精度釬焊裝置和焊接方法。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種真空-超聲復合釬焊裝置，包括用于放置待焊接工件的真空罩，還包括設置于真空罩內的運動單元，所述運動單元上固定有一壓力傳感單元，所述壓力傳感單元下方固定有超聲釬焊儀，所述運動單元能夠驅動壓力傳感單元在豎直方向和垂直豎直方向的平面內移動位置。

本發明利用超聲波除氣效應和真空負壓，在不使用助焊劑的工況下，高效地完成高釬透率、高強度釬焊焊接，實現微波組件上微帶板的高效、高可靠、低成本連接，運動單元能夠在整個空間內的三個方向進行運動調整焊接位置，自由度更高，能夠滿足大焊接面、多位置、非連續焊接等需求；同時超聲釬焊儀通過壓力傳感單元施加荷載，能夠準確的控制超聲釬焊儀得到的壓力，控制精度高，滿足電子組件的高精度焊接需求。

優選的，所述真空罩的底部設置有均溫平板加熱器，所述工件放置于均溫平板加熱器上，所述均溫平板加熱器能夠對工件進行加熱。

優選的，所述均溫平板加熱器包括與真空罩底部直接接觸的隔熱板，所述隔熱板上固定有加熱板，工件放置于加熱板上，所述加熱板上還設置有溫度傳感器。

優選的，所述隔熱板與加熱板之間還設置有冷卻模組，所述冷卻模組為空腔結構，通過管道連接有儲存冷卻介質的冷卻槽。