散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法；所述裝置包括中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室；所述中轉室分別與去膜室、鍍膜室、焊接室通過管道連接；所述中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室均設置有與抽真空裝置連接的抽真空接口；所述連接裝置還包括與中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室、抽真空裝置連接的控制裝置。所述方法包括去油步驟、抽真空步驟、去膜步驟、鍍膜步驟和焊接步驟。本發(fā)明的有益效果是：將去膜室、鍍膜室和焊接室在真空條件下進行集成，使待焊件在完全真空條件下實現(xiàn)表面氧化膜去除、表面活化層鍍覆和焊接，避免了工件去膜后脫離真空環(huán)境造成的二次氧化，提高焊接質量。
【專利說明】
散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及零件加工領域，具體涉及一種散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的飛速發(fā)展，微型化、高集成度、大功率電子器件得到廣泛應用，致使電子元器件熱流密度急劇上升，高散熱問題日益突出。以相控陣天線為例，天線陣面上分布著成千上萬個T/R組件，它們排列緊湊，散熱空間小，這使得天線陣面的熱流密度很大，若這些熱量不能及時從天線陣面帶走，會導致天線陣面溫度升高，引起T/R組件性能下降甚至失效，從而影響天線電性能。目前已有的冷卻技術均達不到未來T/R組件的散熱要求，微通道散熱技術的出現(xiàn)為解決這一問題提供了新方法，該技術在散熱冷板中的應用可以極大地增大T/R組件單位體積的換熱面積，已成為近年來國內外廣泛關注的一項技術。
[0003]目前，國內外散熱冷板成形主要采用真空釬焊技術，其過程均采用機械清理或化學清洗去除連接表面的氧化膜，然后置于真空爐中進行釬焊。由這種操作流程會使清洗后的待焊面發(fā)生二次氧化，無法彎曲清除氧化膜，導致釬著率較低、剪切強度差、合格率低，難以滿足T/R組件散熱冷板100%無滲漏的要求。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述傳統(tǒng)的真空釬焊的缺陷，提供一種散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法，具體為一種T/R組件散熱冷板表面活化與連接裝置及方法，既能擴大焊接工藝窗口，又能提尚焊縫性能。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供了一種散熱冷板真空表面活化連接裝置，包括中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室;所述中轉室分別與去膜室、鍍膜室、焊接室通過管道連接;所述中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室均設置有與抽真空裝置連接的抽真空接口；所述連接裝置還包括與中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室、抽真空裝置連接的控制裝置。
[0007]優(yōu)選地，所述中轉室內設置有智能機械臂，智能機械臂與中轉室前側壁之間設有焊件托架，中轉室前側壁上設有中轉室爐門。
[0008]優(yōu)選地，所述智能機械臂包括依次連接的驅動關節(jié)、運動臂桿和夾持工具;所述驅動關節(jié)固定于中轉室底部中央。
[0009]優(yōu)選地，所述去膜室內設置有去膜工作臺，去膜工作臺下方設置有加熱器;去膜室頂部、去膜工作臺上方設置有等離子轟擊源。
[0010]優(yōu)選地，所述焊接室中央設有焊接工作臺和焊接壓頭，所述焊接壓頭位于焊接工作臺上方;焊接室內側壁上設有加熱屏，焊接室右側壁上設有焊接室爐門，焊接室前側壁上設有觀察口。
[0011]優(yōu)選地，所述鍍膜室內設置有磁控濺射工作臺，磁控濺射工作臺下方設置有加熱器;所述鍍膜室頂部、磁控濺射工作臺上方設置有磁控濺射器。
[0012]優(yōu)選地，所述管道上均設置有閥門。
[0013]優(yōu)選地，所述管道為金屬管道。
[0014]本發(fā)明還提供了一種基于所述裝置的散熱冷板真空表面活化連接方法，所述方法包括以下步驟:
[0015]去油步驟:將靶材和待焊件分別進行去油處理；
[0016]抽真空步驟:將待焊件放入中轉室后，對中轉室、去膜室、鍍膜室和焊接室進行抽真空處理；
[0017]去膜步驟:抽真空處理后，將待焊件送入去膜室進行表面氧化膜清理；
[0018]鍍膜步驟:將去膜后的待焊件送入鍍膜室進行表面鍍覆活化層處理；
[0019]焊接步驟:將鍍膜步驟處理后的待焊件裝配后，送入焊接室，進行加熱加壓焊接；
[0020]所述待焊件在裝置中的抓取、傳送和放置均通過智能機械臂實現(xiàn)。
[0021]優(yōu)選地，去油步驟中，所述靶材包括S1、Cu或Ni;所述去油處理包括采用丙酮對靶材進行擦拭和采用酒精對待焊件進行擦拭。
[0022]更優(yōu)選地，所述靶材的純度至少為99.99% ;所述擦拭時間至少為3min。
[0023]優(yōu)選地，抽真空步驟中，經(jīng)抽真空處理后，去膜室、中轉室、鍍膜室和焊接室的真空度為I X 10—3Pa。
[0024]優(yōu)選地，去膜步驟中，所述去膜溫度為260°C，真空度高于IX 10—4Pa,采用等離子轟擊源去除表面氧化膜;等離子轟擊源與待焊件的距離為60mm。
[0025]優(yōu)選地，鍍膜步驟中，所述鍍膜溫度為300°C，真空度高于IX 10—4Pa,采用磁控濺射器將靶材鍍覆在待焊件表面，鍍覆SOmin進行活化沉積;所述靶材與待焊件的距離為60mm。
[0026]優(yōu)選地，所述裝配具體包括將待焊件重疊放置，沉積有薄膜的表面相鄰的步驟。
[0027]優(yōu)選地，焊接步驟中，所述加壓的方法包括采用焊接壓頭對待焊件施加均布壓力的步驟，真空度高于I X 10—4Pa;所述焊接溫度為:待焊件20min內均勻加熱至300°C，保溫90min;待焊件40min內均勾加熱至500°C，保溫60min;待焊件20min內均勾加熱至550°C，保溫6min。
[0028]優(yōu)選地，所述方法還包括在焊接步驟后，將焊接好的焊件冷卻至室溫后取出。
[0029]優(yōu)選地，所述焊件冷卻2h內，保持裝置內真空度高于IX 10—4Pa;冷卻2h后，關閉抽真空裝置。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0031]I)將去膜室、鍍膜室和焊接室在真空條件下進行集成，并通過智能機械臂進行抓取、傳送和放置，使待焊件在完全真空條件下實現(xiàn)表面氧化膜去除、表面活化層鍍覆和焊接，避免了工件去膜后脫離真空環(huán)境造成的二次氧化，提高焊接質量。
[0032]2)離子轟擊去膜有效的提高氧化膜去膜質量。
[0033]3)磁控濺射鍍膜實現(xiàn)靶材直接沉積在待焊面，避免出現(xiàn)氣孔和夾雜等缺陷。
[0034]4)磁控濺射鍍膜涂層能有效降低真空釬焊的溫度。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0036]圖1為本發(fā)明的一種散熱冷板真空表面活化連接裝置結構示意圖；其中:1_去膜室;2-中轉室;3-智能機械臂;4-鍍膜室;5-焊接室;6-抽真空裝置;7-控制裝置;8-等離子轟擊源;9-去膜工作臺；10-加熱器;11-閥門；12-管道;13-焊件托架；14-中轉室爐門；15-驅動關節(jié)；16-運動臂桿；17-夾持工具；18-磁控濺射器；19-磁控濺射工作臺；20-加熱屏；21-觀察口 ； 22-焊接工作臺；23-焊接壓頭;24-焊接室爐門；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例中待焊件A和B結構示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明的一種散熱冷板真空表面活化連接方法的流程圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例中焊接步驟的加熱曲線。
【具體實施方式】
[0040]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0041 ] 實施例
[0042]本實施例提供了一種散熱冷板真空表面活化連接裝置及方法，所示裝置如圖1所示，包括去膜室1、中轉室2、鍍膜室4、焊接室5;所述中轉室2分別與去膜室1、鍍膜室4、焊接室5通過管道12連接;所述中轉室2、去膜室1、鍍膜室4、焊接室5均設置有與抽真空裝置6連接的抽真空接口；所述連接裝置還包括與中轉室1、去膜室2、鍍膜室4、焊接室5、抽真空裝置6連接的控制裝置7。
[0043]所述去膜室I內設置有去膜工作臺9，去膜工作臺9下方設置有加熱器10;去膜室I頂部、去膜工作臺9上方設置有等離子轟擊源8。
[0044]所述中轉室2內設置有智能機械臂3，智能機械臂3與中轉室2前側壁之間設有焊件托架13，中轉室2前側壁上設有中轉室爐門14。
[0045]所述智能機械臂3包括依次連接的驅動關節(jié)15、運動臂桿16和夾持工具17;所述驅動關節(jié)15固定于中轉室2底部中央。
[0046]所述鍍膜室4內設置有磁控濺射工作臺19，磁控濺射工作臺19下方設置有加熱器1;所述鍍膜室4頂部、磁控濺射工作臺19上方設置有磁控濺射器18。
[0047]所述焊接室5中央設有焊接工作臺22和焊接壓頭23，所述焊接壓頭23位于焊接工作臺22上方;焊接室5內側壁上設有加熱屏20，焊接室5右側壁上設有焊接室爐門24，焊接室5前側壁上設有觀察口 21。
[0048]所述管道12上均設置有閥門11。
[0049]本實施例所述的本散熱冷板真空表面活化連接方法，其工藝流程如圖3所示，包括以下步驟:
[0050]I)靶材和待焊件焊前清洗
[0051]選用高純度的硅靶材，采用丙酮擦拭對硅靶材進行擦拭，時間不少于3min;采用酒精對圖2中的待焊件A和B進行擦拭，時間不少于3min。
[0052]2)各室抽真空[0053 ]打開圖1中的中轉室2的中轉室爐門14，將待焊件A和B放入中轉室2內焊件托架13，關閉中轉室爐門14，通過控制裝置7啟動抽真空裝置6對去膜室1、中轉室2、鍍膜室4、焊接室
5分別進行抽真空處理，直至各室真空度達到I X 10—3Pa。
[0054]3)待焊件A表面去膜
[0055]啟動中轉室2內智能機械臂3，通過夾持工具17抓取待焊件A，打開中轉室2與去膜室I之間的閥門11，在驅動關節(jié)15和運動臂桿16的作用下通過金屬管道12將待焊件A送入去膜室I的去膜工作臺9，關閉中轉室2與去膜室I之間的閥門11;通過控制系統(tǒng)7啟動抽真空系統(tǒng)6對去膜室I進行抽真空直至真空度達到I X 10—4Pa,利用去膜工作臺9下方的加熱器10對待焊件A進行加熱至260°C，然后開啟去膜室I上壁的等離子轟擊源7對待焊件A表面進行去膜。
[0056]4)待焊件A表面活化
[0057]待去膜完畢后，打開中轉室2與去膜室I之間的閥門11，利用智能機械臂3抓取去膜后的待焊件A，退回中轉室2，關閉中轉室2與去膜室I之間的閥門11，然后打開中轉室2與鍍膜室4之間的閥門11，通過智能機械臂3將待焊件A送入鍍膜室4的磁控濺射工作臺19，退出智能機械臂3，關閉中轉室2與鍍膜室4之間的閥門11;通過控制系統(tǒng)7啟動抽真空系統(tǒng)6對鍍膜室4進行抽真空直至真空度達到I X 10—4Pa,利用磁控濺射工作臺19下方的加熱器10對待焊件A進行加熱至300°C，然后開啟鍍膜室4上壁的磁控濺射器18對待焊件A表面進行鍍覆活化層，鍍覆時間80min。
[0058]5)待焊件A焊前裝配
[0059]待鍍膜完畢后，打開中轉室2與鍍膜室4之間的閥門11，利用智能機械臂3抓取鍍膜后的待焊件A，退回中轉室2，關閉中轉室2與鍍膜室4之間的閥門11，然后打開中轉室與焊接室5之間的閥門11，通過智能機械臂3將待焊件A送入焊接室5焊接工作臺23，退出智能機械臂3，關閉中轉室與焊接室5之間的閥門11。
[0060]6)待焊件B表面處理和裝配
[0061]重復步驟3-5，對待焊件B進行表面去膜和活化，通過智能機械臂3將其與待焊件A裝配，并通過焊接室4前側觀察口 21進行焊前確認，確保待焊件A和待焊件B精確對準放置、沉積有薄膜的表面相鄰。
[0062]7)待焊件A和B壓力連接
[0063]通過控制系統(tǒng)7啟動抽真空系統(tǒng)6對焊接室5進行抽真空直至真空度達到IX 10—4Pa,利用焊接室5四周的加熱屏20對將待焊件A和B進行加熱至550°C，加熱曲線如圖4所示，然后在焊接壓頭23的作用下對裝配好的待焊件A和B進行加壓連接。
[0064]8)焊后冷卻
[0065]焊接件爐冷卻2h內，焊接室4內部真空度繼續(xù)保持IX 10—4Pa,冷卻2h后，不再抽真空，待焊接室4冷卻至室溫，打開焊接室4爐門24將焊件取出。
[0066]本實施例得到的散熱冷板焊合率達到99%，接頭室溫剪切強度達到40Mpa以上，在1.0Mpa條件下保壓5min無泄漏，成形溫度較鋁合金傳統(tǒng)真空釬焊降低30-60°C。
[0067]綜上所述，本發(fā)明的將去膜室、鍍膜室和焊接室在真空條件下進行集成，并通過智能機械臂進行抓取、傳送和放置，使待焊件在完全真空條件下實現(xiàn)表面氧化膜去除、表面活化層鍍覆和焊接，避免了工件去膜后脫離真空環(huán)境造成的二次氧化，提高焊接質量;離子轟擊去膜有效的提高氧化膜去膜質量。磁控濺射鍍膜實現(xiàn)靶材直接沉積在待焊面，避免出現(xiàn)氣孔和夾雜等缺陷，且磁控濺射鍍膜涂層能有效降低真空釬焊的溫度。
[0068]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，包括中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室;所述中轉室分別與去膜室、鍍膜室、焊接室通過管道連接;所述中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室均設置有與抽真空裝置連接的抽真空接口；所述連接裝置還包括與中轉室、去膜室、鍍膜室、焊接室、抽真空裝置連接的控制裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，所述中轉室內設置有智能機械臂，智能機械臂與中轉室前側壁之間設有焊件托架，中轉室前側壁上設有中轉室爐門。3.根據(jù)權利要求1所述的散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，所述智能機械臂包括依次連接的驅動關節(jié)、運動臂桿和夾持工具;所述驅動關節(jié)固定于中轉室底部中央。4.根據(jù)權利要求1所述的散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，所述去膜室內設置有去膜工作臺，去膜工作臺下方設置有加熱器;去膜室頂部、去膜工作臺上方設置有等離子轟擊源。5.根據(jù)權利要求1所述的散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，所述焊接室中央設有焊接工作臺和焊接壓頭，所述焊接壓頭位于焊接工作臺上方;焊接室內側壁上設有加熱屏，焊接室右側壁上設有焊接室爐門，焊接室前側壁上設有觀察口。6.根據(jù)權利要求1所述的散熱冷板真空表面活化連接裝置，其特征在于，所述鍍膜室內設置有磁控濺射工作臺，磁控濺射工作臺下方設置有加熱器;所述鍍膜室頂部、磁控濺射工作臺上方設置有磁控濺射器。7.—種基于權利要求1所述裝置的散熱冷板真空表面活化連接方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 去油步驟:將靶材和待焊件分別進行去油處理； 抽真空步驟:將待焊件放入中轉室后，對中轉室、去膜室、鍍膜室和焊接室進行抽真空處理； 去膜步驟:抽真空處理后，將待焊件送入去膜室進行表面氧化膜清理； 鍍膜步驟:將去膜后的待焊件送入鍍膜室進行表面鍍覆活化層處理； 焊接步驟:將鍍膜步驟處理后的待焊件裝配后，送入焊接室，進行加熱加壓焊接； 所述待焊件在裝置中的抓取、傳送和放置均通過智能機械臂實現(xiàn)。8.根據(jù)權利要求7所述的散熱冷板真空表面活化連接方法，其特征在于，去膜步驟中，所述去膜溫度為260°C，真空度高于I X 10—4Pa，采用等離子轟擊源去除表面氧化膜;等離子轟擊源與待焊件的距離為60mm。9.根據(jù)權利要求7所述的散熱冷板真空表面活化連接方法，其特征在于，鍍膜步驟中，所述鍍膜溫度為300°C，真空度高于I X 10—4Pa，采用磁控濺射器將靶材鍍覆在待焊件表面，鍍覆80min;所述革E材與待焊件的距離為60mm。10.根據(jù)權利要求7所述的散熱冷板真空表面活化連接方法，其特征在于，焊接步驟中，所述加壓的方法包括采用焊接壓頭對待焊件施加均布壓力的步驟，真空度高于I X 10—4Pa;所述焊接溫度為:待焊件20min內均勾加熱至300°C，保溫90min;待焊件40min內均勾加熱至5000C，保溫60min;待焊件20min內均勻加熱至550°C，保溫6min。
【文檔編號】B23K1/008GK106077863SQ201610443939
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】彭赫力, 劉海建, 何光榮, 李中權, 張小龍, 袁勇, 鐘益平
【申請人】上海航天精密機械研究所