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激(jī)光焊接在真空封裝技術中的應(yīng)用顯著提高(gāo)了焊接質量和真空度 激光焊接在真空封裝技術中的應用(yòng)顯著提高了焊接質量和(hé)真空度,相較於(yú)傳統釺焊,其(qí)精確控製熱輸入和焊接區域的能力,為溫度敏感材料和元器件提供了(le)更好的保護。 考慮到吸氣(qì)劑的(de)原理、激活(huó)方式(shì)以(yǐ)及產品(pǐn)封裝對內部真空度的要求,選擇(zé)合適的真空封裝工藝尤為重要,真空(kōng)焊接可以選擇真空釺焊、真空激光焊接等,但針對含有吸氣劑器件的真空封裝,這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)工藝有著顯著區(qū)別。以下就這兩種(zhǒng)工(gōng)藝展開討論,並重點介紹真空激光焊接(jiē)技(jì)術在此類產品中的應用。一、真空釺焊封裝工藝 真空釺焊(hàn)的原(yuán)理 真空釺焊是一種(zhǒng)在真空環境中進行的釺焊技術,廣泛應用於需要高強度、高精度和無氧(yǎng)化(huà)連接的工業和高(gāo)科技(jì)領域。其工作原理(lǐ)是在真空(kōng)爐中,將釺料加熱至其熔點以上,但低於基材的熔點,釺料熔化並流(liú)動。真空釺焊(hàn)的溫(wēn)度一般在600℃~1200℃,具體取決於所使用的釺料種類。選擇釺料時,需(xū)要考慮(lǜ)釺(qiān)料與殼(ké)體和蓋板材料的相容性、所需的機械強(qiáng)度和耐腐蝕性。 真空釺焊的溫(wēn)度影響 吸氣劑的性能會受到溫度和真空環境的影響。如果釺焊溫度超過吸氣劑的激活溫度,則吸氣劑在釺焊過程中可能已經被激活,這可能是有利的,因為吸氣劑在焊接後已經處於最佳狀態。然而,過高的溫度(dù)(遠超激活溫度(dù))會導致吸氣劑的表麵燒結或鈍化,從而降低吸附性能。例如,Zr-Al合金和Zr-V-Fe合金在500°C以上可能發生表麵相變,影響(xiǎng)吸附能力。 此外,一些(xiē)對於溫度敏感的電子元器件使用(yòng)真空釺焊可能會(huì)帶來不利影響。例如MEMS(微電子機械(xiè)係統)器件:MEMS器件(jiàn)在高真空環境中工(gōng)作以減少(shǎo)氣體阻(zǔ)力和(hé)提高性能,真空釺焊的高溫可能導致封裝內的材料釋放出氣體,影(yǐng)響真空度(dù)。並且MEMS器件中的微機械結構和電子(zǐ)元件對高溫非常敏感,真空釺焊過(guò)程中高達600-1200°C的溫度會導致這些微結構變(biàn)形或損壞。 二、真空激光焊接封裝工藝 1.真空激光焊接原理真空激(jī)光焊接技(jì)術是一(yī)種在真空環境下進行的高精度焊接方法(fǎ),利用高能(néng)量的激光束(shù)熔化和連接金屬或其他材料。高能量的激光束由激光器產(chǎn)生,激光通過光學係統傳輸(shū)和聚焦,激光束集中在焊接點上(shàng),使材料(liào)迅速熔化。當激(jī)光束移開或關閉後,熔(róng)化的材料冷卻並固化,形成(chéng)牢固的焊接接頭。整個焊接過程在真空腔內進行,以避免空氣中的(de)氧氣和其他氣體對焊接質量(liàng)的影響,同時保持(chí)高(gāo)真空環境,特別適合真空封裝應用。 真空激光焊接能夠(gòu)精確控製熱輸入和焊(hàn)接區域,適用於微小元(yuán)件和複雜結構的高精(jīng)度焊接。焊接的熱影(yǐng)響(xiǎng)區小,能夠有效保護溫度敏感的材料和元器件,避免過熱損傷。激光(guāng)焊接是非接觸式的,減少了對材料和元(yuán)器件的機械應力和損傷,提高了焊(hàn)接質量(liàng),並且適(shì)用於多(duō)種材料和不同的焊接需求,能(néng)處理複(fù)雜幾何形狀和多樣化的封裝設計。而真空激光焊接技術中存在(zài)一個技術難題:煙塵(chén)問題。 2.產生煙塵的原因 2.1.材(cái)料蒸發:激光焊接過程中(zhōng),高能(néng)量激光束集中在焊接點,使得材料迅速熔化甚至蒸發,產生金屬蒸氣和微粒。這些微粒在真空(kōng)中沒有空氣介(jiè)質阻擋,容易擴散。 2.2.材料濺射: 高溫熔融(róng)的金屬在焊接過程中可能會發生濺射,產(chǎn)生金屬微粒,這些微粒(lì)形成(chéng)煙塵。 3.煙塵問題的影響 3.1.影響光學係統: 煙塵在真空腔內的(de)擴散可能會附(fù)著在激光器的光學元件(如鏡片、透鏡)上(shàng),影響激(jī)光束的傳輸和聚焦,導(dǎo)致焊接質量下降(jiàng)。 3.2.降低真空度: 產生的煙塵顆粒會增加真(zhēn)空腔內(nèi)的顆粒(lì)汙染,降低(dī)真空度(dù),影響精密電子元器件的封裝效果和長期性(xìng)能。 3.3.焊接缺陷: 煙塵顆粒可(kě)能會(huì)附著在焊縫或周圍材料上,導(dǎo)致焊接缺陷,如(rú)氣孔、夾雜物等(děng),降低焊接質量和機械強度。 4.真空激光密封焊接應用案(àn)例 金(jīn)密激(jī)光研發的真空激光焊接(jiē)係(xì)統由離(lí)子泵、分(fèn)子泵、真空腔體、光學係統(tǒng)、控製係統等構成,並通過工藝參數及工藝流程(chéng)的大量研究,可有效避免煙塵問(wèn)題,並已應用至多種(zhǒng)不同材料及產品的(de)真空封裝中(zhōng)。 應用材料:不鏽(xiù)鋼(SUS304、SUS316、SUS316L、SF20F等)、鋁合金(6061、4047)、鈦合金(jīn)(TC4)、可伐合金、坡莫合金、鎢、鉬(mù)、銅、金、鋯合金等(děng)。 不鏽鋼激光焊接應用 鋁合金(jīn)激(jī)光焊接應用可(kě)伐合金激光焊接(jiē)應用(yòng)鈦合金激光(guāng)焊(hàn)接應用坡莫合金激(jī)光焊接應(yīng)用可伐合金鍍鎳(niè)激光(guāng)焊接應用 5.真空激光封裝的應用優勢 5.1.真空度與氣密性: 真空腔體內真空度可達10-6pa,封裝(zhuāng)完成後殼體內部真空度可達10-4pa。同時真(zhēn)空環境減少(shǎo)了氧化反應,避免了氣孔和夾(jiá)雜物的產生,從而提(tí)高了焊接(jiē)質量,可獲得絕佳密封效果,經氦質譜(pǔ)檢測氣密等級可(kě)達10-12Pa·m3/s。 5.2.激活吸氣劑: 在真空中加熱吸氣劑進行激活可防止氧化和去除表麵汙染(rǎn)物,以確保吸氣劑的活性和吸(xī)附能力。空氣中的氧(yǎng)氣和水蒸氣是主(zhǔ)要的汙染源(yuán),它們會(huì)顯著降低吸氣劑的性能。通過在真空環境(jìng)中加熱,可以避免這些氣體的負麵影(yǐng)響(xiǎng),確保吸(xī)氣劑在超高真空係(xì)統中的(de)有效性和穩定性。 5.3.材料放氣:金屬材(cái)料在激光焊接瞬間釋放氣體,對精密器件內部真(zhēn)空(kōng)度會產(chǎn)生巨大影(yǐng)響。 例如20mm*20mm*10mm的坡莫合金殼體在進行封焊時(shí),17·c18起草视频.27通過低噪聲鎖相放大器監測產品內部器件發出(chū)的(de)振幅頻率衰減數據得出,材(cái)料放氣(qì)量直接導致腔(qiāng)體內部真空度瞬間由10-4pa降至10-2pa。 金密激光的真空激光封焊係統通過特有工(gōng)藝有(yǒu)效避免了焊接瞬間材(cái)料放(fàng)氣對腔體內真空度的影響。 真空激光焊(hàn)接技術是一項非常先進的激光加工工藝,完善(shàn)的真空激(jī)光焊(hàn)接設備並非真空係統與激光加(jiā)工係統(tǒng)的簡單組合。金密激(jī)光研發的真空激光焊接設備已成功克服上述可能存在的問題(tí),並得到了航空航天、兵器(qì)裝(zhuāng)備、船舶製造、MEMS傳感器等多個領域客戶的高度認可! |