技術支持
平行縫焊機(系統工程事業部)技術支持電話:0532-58738905 13573816096
平行縫焊機是半導體集成電路、晶振、聲表濾波器、混合電路、電源模塊等元器件生產后道工序封裝的關鍵設備。軍工、航天、航海、地質、石油、采礦等行業使用環境惡劣,使用的器件和模塊要求防塵、防水、防潮、防爆、防震、防化學侵蝕,大都需要通過平行縫焊機進行封裝保護。
自動平行縫焊機系統主要包括:自動平行縫焊機、烘箱、傳遞箱三大部分。
自動平行縫焊機是自動平行縫焊機系統的最重要的組成部分,進行各種平行縫焊參數的自動管理,并完成整個縫焊過程。自動平行縫焊機主要包括:手套箱、手套箱機柜、平行縫焊主機、控制計算機(包括控制軟件)、微控制器(包括嵌入軟件)、電源及電源管理。平行縫焊主機安裝在手套箱內,保證縫焊過程的環境控制;控制計算機是通過微控制器及控制電路來控制平行縫焊主機進行縫焊的;電源及電源管理部分安裝在手套箱機柜中。
烘箱是平行縫焊機焊接前清除工件中水氣和清洗劑的關鍵部分,用于完成待縫焊工件的預處理。烘箱主要包括:抽真空,充氮氣,電控系統,環境管路系統,加熱部分。具有真空烘箱和氮氣清洗烘箱兩種工作方式。
傳遞箱的作用是在不使大氣進入手套箱的條件下,取出縫焊完畢的工件。傳遞箱主要包括:傳遞箱箱體,傳遞箱內門,傳遞箱外門,氮氣管路連接。
平行縫焊技術
平行縫焊是一種先進的低溫焊接技術,用于替代預置焊料的融化焊接。由于其能夠靈活地控制焊接參數,所以特別適合用于帶有鍍層的蓋板與金屬管殼或陶瓷金屬化管殼之間的焊接工作。
此系統使用兩個電極,通過電極與蓋板的接觸點產生的熱量(等于電流的平方與接觸電阻的乘積),將金屬蓋板與金屬或陶瓷金屬化管殼縫焊在一起。
在一定電流下產生的熱量與接觸點的電阻是線性函數關系。接觸點電阻的大小取決于蓋板邊緣的銳度、電極施加到蓋板上的壓力、以及電極與蓋板間的夾角。蓋板過渡圓角的半徑、增加壓力或減小焊輪圓錐角度都會增加電極與蓋板的接觸面積,使電阻減小,導致產生的熱量減少。
縫焊過程中,接觸點的溫度通常超過1000℃。通過計算機對縫焊電路合理調控,以及設計合理的工裝夾具可以將工件溫度控制在100℃以下。在非常合適條件下(非常合理的參數、合適的管殼材料和設計),工件溫度可控制到室溫。
焊料焊接要求蓋板和管殼的焊接表面溫度至少要達到焊料(多數是金錫合金)的熔點,使焊料能夠浸潤兩個焊接面。因此,焊料焊接時工件的最低溫度通常比縫焊時的溫度要高得多。
通常情況使用焊劑可能污染封裝的器件,而平行縫焊時不使用焊劑。在沒有焊劑的情況下,鍍金可減少縫焊面上的氧化。
高質量蓋板是獲得高質量焊縫的保證。蓋板上棱角規整的邊才能加工出均勻、一致的焊接效果。毛刺和缺損會產生打火,邊上的圓角降低接觸電阻進而減少熱量的產生。合適的蓋板是同樣的重要:小的蓋板可能使焊輪接觸的是管殼,而不是蓋板;過大的蓋板會打火,這是因為熱量集中在蓋板的邊緣。被化學侵蝕成帶有臺階的蓋板,對焊接質量和控制工件的焊接溫度是非常有效的。臺階處的厚度應控制在0.09~0.13mm。
有多種材料可在鍍層完成后進行縫焊。帶有2.5~5微米的無電鍍鎳層,或1.3~3.8微米的電鍍鎳上再加1.3微米鍍金層的可發(Kovar)(鐵鎳鈷)合金是縫焊的首選材料。無電鍍鎳提供了密集的、均勻的鍍層,盡管它比電鍍鎳更脆。它不易損傷無電鍍鎳板上的管腳孔,也不會像電鍍鎳時在蓋板和管殼邊緣形成過鍍。另外,無電鍍鎳高于850℃可熔融,而電鍍鎳需要高達1450℃。熔融無電鍍鎳需要較少的熱量,這樣就降低了焊接時管殼的溫度。需要電鍍鎳板時,覆在其上的50微英寸的鍍金會使其熔融溫度降低到1000℃以下。
純鎳和一些不銹鋼可以在無鍍層的條件下縫焊,但焊接溫度相對較高。溫度周期變化產生的合成應力,以及不銹鋼的膨脹會對縫焊效果有一些影響。
在電鍍鎳層上鍍金的可發(Kovar)合金是制作管殼的典型材料。可發(Kovar)材料的膨脹系數與管腳絕緣封裝的玻璃材料是匹配的。由于無電鍍鎳層更脆的特性,有些用戶會特別指定管殼引線用電鍍鎳層。而管殼和引線一起電鍍,是更經濟的。
陶瓷管殼的特定區域要進行金屬化處理,這樣就提供了一個適合焊接的表面。在此表面上可以直接進行釬焊,也可以焊接一焊接圈,然后在焊接圈上可以進行縫焊或釬焊。帶有臺階的無電鍍鎳蓋板和焊接框架配套使用,可替代鍍金平蓋板和80比20的金錫合金的預制件的配套使用。
不管是否有鍍層,低電抗、高導熱非鐵材料不能直接焊接。帶有可發焊接框架的非鐵管殼,可以使用鐵系蓋板進行縫焊。
對加熱頻率的控制能力,可以使傳導到玻璃封裝的溫度梯度降低,使其在真空縫焊時不會造成玻璃封裝破裂或部分剝離。
管殼加熱頻率的控制能力,使平行縫焊特別適合于帶有光學器件的封裝。低溫焊接對金相結構和應力構成改變微小,也使非常接近光學組件的焊接成為可能,并且沒有焊劑回流,污染光學組件。
平行縫焊能夠進行直線和圓周旋轉焊接。適當的方法和適當的焊輪設計相結合,可滿足幾乎所有的方形、矩形、圓形和許多不規則形式的,帶有平整蓋板的管殼。但帶有向內拐角的管殼,如“L”、“T”和“U”型,不適合平行縫焊。