科普学习 | 气密性封装之平行封焊（缝焊）基础之二

6/03/2024，光纤在线讯，平行封焊（缝焊）的主要工艺参数有脉冲功率、脉宽、周期、焊接速度、电极压力等，都会对焊点大小、形貌、间距，热量等产生重要影响。各参数之间需要相互配合，获得最佳的工艺窗口，达到最佳焊接效果并降低壳体温度。

    不同的参数具体工艺应用也有所差别：

    （1）、脉冲功率：控制单个脉冲能量的大小，是决定金属材料能否被熔化的重要条件。

    （2）、脉宽：调节每个脉冲周期内放电时间（也就是占空比），同时也调节放电功率。它对焊点的大小和间距都产生重要影响，是平行缝焊工艺参数中比较重要的一个。

      
    （3）、周期：脉冲周期决定着每隔多少时间脉冲重复一次，脉冲周期决定了焊点的间距。

    （4）、焊接速度：移动速度对焊点的形状和间距都产生影响，缝焊速度对缝焊热量也有一定的影响。

    （5）、电极压力：决定电极与盖板接触电阻值的大小。压力越大，接触电阻越小。压力越小，接触电阻越大。压力过小，接触不可靠会造成焊接时飞溅或打火。

      
    平行缝焊（封焊）高质量的缝焊要求：高可靠气密性、焊点均匀连续无孔隙、鱼鳞焊纹清晰均匀、无过烧无漏金、焊缝平滑饱满、管壳温度不能过高。

    那么如何保证达到质量要求呢？

    缝焊管壳时输入的总能量最少，既能够使金属熔化，又不会使管壳过热。下面就从各相关联影响因素逐个分析：

    （1）、速度与热量：焊接所产生的热量越大，管壳瓷体的温升越高，管壳瓷体开裂的概率越大。较快焊接速度，可降低管壳热冲击。优化参数，选用适中的功率数值，适当提高速度，可以解决壳体开裂问题。

    （2）、体积与热量 ：管壳体积不同，缝焊过程产生的热量累积和传递耗散不同。随着体积的增加，外壳温升减小。当封焊完成的瞬间，外壳温升并没有达到最高值，一般在封焊完成后的 5s 内温度达到最大值。

    （3）、脉宽与热量 ：控制交叠部分占焊点尺寸大小的关键工艺参数是焊接脉宽。焊接过程中电极的运动速度也对其产生影响。当脉宽增大后，管壳壳体的最高温度明显升高，热应力增大，最大热应力位于管壳角部，降低脉宽可以缩减单个焊点的焊接尺度，使焊点熔化区域靠近管壳外侧。

    （4）、电极角度与焊缝宽度 ：电极角度增大，焊接热量中心越向外移动，焊缝宽度会变窄。常规器件的选用电极是8°- 12°。

      
    （5）、电极材料与散热：采用低电阻率，高热导率，平行缝焊首选钨铜等材料作为电极。

    （6）、封焊夹具与工艺稳定性 ：夹具应采用导热系数较大的材料制作。设计应保证封装过程中样品能够平稳固定、均匀受力。设计不当或加工粗糙，导致接触电阻波动性增大，焊接功率波动性增大，焊点一致性会失控。

    （7）、盖板转角与焊接缺陷 ：电极轮锥面，若拐角为直角，会出现两次缝焊，焊点堆叠，能量集中，会造成烧角现象。拐角处为圆弧拐角时，则焊接是在电极轮的有效焊接半径逐渐减小的过程中完成的，最佳弧度半径 R 为0.8～1.5mm。

    （8）、焊接能量与 PIND ：确保气密性和强度的前提下，将内部焊缝宽度控制在外壳厚度的0.4～0.6 倍即可，避免施加过大的焊接功率，引起金属颗粒物飞溅。

      
    （9）、压力与热量：缝焊会在封焊环区域产生的高热量，由于玻璃绝缘子与金属外壳之间存在热膨胀系数差异，且玻璃绝缘子较为脆弱，封焊功率过大，热量冲击越大，引脚区域温升过高，将导致玻璃绝缘子裂纹。

    （10）、镀层质量要求：镍层功率需求较小，镀金层的功率要高。同样厚度的镀层，镀的方法不同，也会影响缝焊参数。化学镀金比电解镀金所要求的功率要小。

    （11）、盖板质量要求：盖板表面应比较平整，其平整度最好控制在 0.04mm 内。热膨胀系数与壳体相近；焊接熔点温度要尽可能低；尺寸误差小；具备平整、光洁、毛刺小、沾污少。（盖板缝焊厚度最好控制在0.08mm~0.12mm的范围内。）

      
    综上，平行缝焊（封焊）要达到高质量的焊接要求（高可靠气密性，焊点均匀连续无孔隙，鱼鳞焊纹清晰均匀，无过烧无漏金，焊缝平滑饱满，管壳温度不能过高），和工艺参数的匹配，管壳盖板材料的选择都有着至关重要的关系，需综合多方因素分析。

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来源：烟台华创