一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料、组件壳体及其封装工艺制造技术

本发明专利技术涉及铝基组件壳体技术领域，具体涉及一种适用于激光焊接的铝基组件的管壳材料、组件壳体及其封装工艺，管壳材料组分包括：Fe：0.2

【技术实现步骤摘要】
一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料、组件壳体及其封装工艺


[0001]本专利技术涉及铝基组件壳体的激光封焊
，具体涉及一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料、组件壳体及其封装工艺。

技术介绍

[0002]随着军事领域的深刻变革和航空航天技术的快速发展，太空正在成为现代战争的又一个重要战场，空间电子战在战争中正发挥越来越重要的作用。
[0003]由于空间运行环境的特殊性，对航空航天电子组件包括微波组件提出了极高的要求，不仅要求组件体积小、重量轻，而且要求组件有很高的气密性，能够耐受强冲击振动和辐照条件，能在较宽的温度范围和真空的状态稳定工作，并有较长的工作寿命，现代战争环境对电子组件的性能提出了更高的要求。
[0004]微波组件作为航空航天器上的重要电子设备组件，如雷达，其核心部件是T/R组件，一部雷达有成千上万个T/R组件组成，其质量的一致性和可靠性是保证航空航天电子设备的性能关键。因此，为了保证微波组件能够承受航空航天恶劣的使用环境，为保证其在地面和空间同样具有良好的微波性能和高可靠性就必须对微波组件进行密封。由于微波组件密封时内部电路己经调试组装完毕，因而密封时腔体内部温度不能超过芯片或焊料所能承受的最高温度，以避免芯片损坏或焊点熔化。
[0005]目前组件壳体外框材料通常采用铝基材料，而盖板材料则为4047铝合金。这种组合能满足常规的封焊要求，广泛应用于T/R组件、加权放大组件的壳体制造中。但在航空航天项目中，为更好的保护组件内部芯片等有源器件，对组件壳体的气密性能有严格要求，需要焊缝连接可靠，不能存在未焊透、微裂纹等影响气密封装的缺陷。按GJB548B
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2005(《微电子器件试验方法和程序》)的要求，航天项目中通常要求内腔体积大于等于0.4cm3的组件漏气率小于2
╳
10
‑8Pa
·
m3/s，内腔体积小于0.4cm3的组件漏气率则要小于5
╳
10
‑9Pa
·
m3/s。要达到该漏气率标准，对4047盖板的材料纯度、热处理状态具有极高的要求。国内铝合金厂家目前还难以大批量生产出适宜封焊的4047铝合金，仍需大量依赖于进口材料；而国外4047制造厂商出于技术垄断目的始终不公布封焊用4047的热处理工艺，且对中国的4047销售量有诸多限制。另一方面，即使采用进口4047作为盖板时，焊接的参数窗口也较窄，当组件的结构、尺寸发生变化时，需进行大量的试验进行参数优化，否则壳体封焊后的气密合格率极低，对批产效率和成本控制都产生了较大的影响。
[0006]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有的组件壳体封焊后气密性不高，焊接时对材料纯度、热处理状态要求高，焊接参数窗口窄的问题，提供了一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料、组件壳体及其封装工艺。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料，包括以下组分：Fe：0.2
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0.5％，Si：10
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20％，Mg：0.05
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0.18％，Mn：0.20
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0.38％，Zn：0.01
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0.03％，，其余为Al和微量杂质。
[0009]本专利技术还公开了一种适用于激光封焊的铝基组件的组件壳体，组件壳体外框为铝基材料，与铝基材料激光封焊的盖板由上述铝基组件的管壳材料制备。
[0010]本专利技术还公开了一种上述适用于激光封焊的组件壳体的封装工艺，包括以下步骤：
[0011]S1：将清洗干净、真空下烘干的零件装配后送入氮气保护的真空箱中；
[0012]S2：设置激光参数，调节离焦量，运行激光程序，对步骤S1中的零件进行点焊固定；
[0013]S3：观察点焊效果，确认盖板无翘曲、漏焊后修改激光参数，调节离焦量，运行程序，激光焊接机以设定好的激光焊接参数、工作台焊缝路径，完成壳体的焊接。
[0014]所述步骤S1中真空箱为手套箱，氮气纯度≥99.99％，手套箱湿气≤5ppm、氧气≤10ppm。
[0015]所述步骤S2中点焊激光器参数为：脉宽：1
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3ms，电流：150
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200A，离焦量：2mm，频率：1Hz，焊接速度：300mm/min。
[0016]所述步骤S3中焊接激光器参数为：脉宽：3
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6ms，电流：200
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300A，离焦量：
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1mm，频率：8
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15Hz，焊接速度：100mm/min。
[0017]所述步骤S2中点焊激光器参数为：脉宽：2.5ms，电流：160A，离焦量：2mm，频率： 1Hz，焊接速度：300mm/min。
[0018]所述步骤S3中焊接激光器参数为：脉宽：4ms，电流：270A，离焦量：
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1mm，频率： 10Hz，焊接速度：100mm/min。
[0019]所述步骤S3中焊接激光器参数为：脉宽：5ms，电流：250A，离焦量：
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1mm，频率： 14Hz，焊接速度：100mm/min。
[0020]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：本专利技术中的管壳材料无特殊热处理工艺和稀有元素，简单易得，与铝基材料可焊性良好，焊接后可形成高强、致密的焊缝；传统的盖板材料在封焊过程中，激光封焊的参数窗口较窄，对不同结构、尺寸的组件壳体需进行大量的试验以确定工艺参数，对组件壳体的成本控制尤其是项目进度都会产生不利影响；本专利技术中的管壳材料与铝基激光封焊可焊性能良好，参数可选范围较大，易获得良好的封焊的效果，极大的缩短了试验验证过程，节省了生产时间与成本，且合格率高。
附图说明
[0021]图1为焊接接头及其主要尺寸示意图；
[0022]图2为不同Mg含量下的焊缝形貌；
[0023]图3为不同Mn含量下的焊缝形貌；
[0024]图4为合金中Zn元素含量为0.03％时，添加0.05％Mg元素后的焊缝形貌；
[0025]图5为不同电流强度激光封焊后的焊缝形貌；
[0026]图6为不同脉宽激光封焊后的焊缝形貌。
具体实施方式
[0027]以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0028]一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料，包括以下组分：Fe：0.2
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0.5％，Si：10
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20％， Mg：0.05
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0.18％，Mn：0.20
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0.38％，Zn：0.01
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0.03％，，其余为Al和微量杂质。
[0029]一、合金元素对铝合金性能的影响：
[0030]1、硅元素
[0031]AlSi合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于激光封焊的铝基组件的管壳材料，其特征在于，包括以下组分：Fe：0.2
‑
0.5％，Si：10
‑
20％，Mg：0.05
‑
0.18％，Mn：0.20
‑
0.38％，Zn：0.01
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0.03％，，其余为Al和微量杂质。2.一种适用于激光封焊的铝基组件的组件壳体，其特征在于，组件壳体外框为铝基材料，与铝基材料激光封焊的盖板由权利要求1所述材料制备。3.一种适用于激光封焊的铝基组件的组件壳体的封装工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1：将清洗干净、真空下烘干的零件装配后送入氮气保护的真空箱中；S2：设置激光参数，调节离焦量，运行激光程序，对步骤S1中的零件进行点焊固定；S3：观察点焊效果，确认盖板无翘曲、漏焊后修改激光参数，调节离焦量，运行程序，激光焊接机以设定好的激光焊接参数、工作台焊缝路径，完成壳体的焊接。4.如权利要求3所述一种适用于激光封焊的铝基组件的组件壳体的封装工艺，其特征在于，所述步骤S1中真空箱为手套箱，氮气纯度≥99.99％，手套箱湿气≤5ppm、氧气≤10ppm。5.如权利要求3所述一种适用于激光封焊的铝基组件的组件壳体的封装工艺，其特征在于，所述步骤S2中点焊激光器参数为：脉宽：1
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【专利技术属性】
技术研发人员：王传伟，任榕，吴昱昆，张加波，吴伟，潘旷，王道畅，王禾，雷党刚，李宸宇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：