ZPF4系列自动平行缝焊机用户手册渤海大学.doc

1. ZPF4系列自动平行缝焊机系统概述 平行缝焊机是半导体集成电路、晶振、声表滤波器、混合电路、电源模块等元器件生产后道工序封装的关键设备，尤其是用在封装上气密性和其它指标的要求越来越高的军事和高、精、尖技术上的元器件，更显其突出的优越性，而传统的储能焊、金属钎焊及塑封焊等方式都远不能满足高、精、尖技术元器件的要求。军工、航天、航海、地质、石油、采矿等行业使用环境恶劣，安全要求严格，防尘、防水、防潮、防爆、防震、防化学侵蚀等，使用的器件和模块，大都需要通过平行缝焊机进行封装保护。 传统平行缝焊机控制参数都是由操作人员进行设定的，平行缝焊机按照操作人员设定的参数运行，而不是按照工件加工目的要求设定参数。ZPF4系列自动平行缝焊机系统一改传统平行缝焊机控制理念，采用平行缝焊机运行参数和工件加工目的要求参数相结合进行缝焊控制，操作人员根据工件加工目的要求进行参数设置，计算机根据设定的加工目的参数自动计算和控制缝焊机运行参数。例如：取消缝焊速度和缝焊脉冲间歇宽度参数，设置缝焊点距和散热系数参数。缝焊速度和缝焊脉冲间歇宽度参数用于控制缝焊机运行，而与其他多个参数共同间接影响缝焊结果；缝焊点距是缝焊工件完成后焊点的距离，是成品工件的直接质量参数；散热系数参数控制工件加工过程中工件的温度，是工件的工艺要求参数。 自动平行缝焊机系统主要包括：自动平行缝焊机、烘箱、传递箱三大部分。 自动平行缝焊机是自动平行缝焊机系统的最重要的组成部分，进行各种平行缝焊参数的自动管理，并完成整个缝焊过程。自动平行缝焊机主要包括：手套箱、平行缝焊主机、控制计算机（包括控制软件）、微控制器（包括嵌入软件）及电源盒。平行缝焊主机安装在手套箱内，保证缝焊过程的环境控制；控制计算机是通过微控制器及控制电路来控制平行缝焊主机进行缝焊的；电源盒带有平行缝焊机电源开关和电源处理。 烘箱是平行缝焊机焊接前降低水气含量的关键部分，用于完成待缝焊工件的预处理。烘箱主要包括：抽真空，充氮气，电控系统，环境管路系统，加热部分。具有两个带保温和密封的门，带有开关门指示。 传递箱的作用是在不使大气进入手套箱的条件下，取出缝焊完毕的工件。传递箱主要包括：传递箱箱体，传递箱内门，传递箱外门，氮气管路连接。  2. 平行缝焊技术 平行缝焊是一种先进的低温焊接技术，用于替代预置焊料的融化焊接。由于其能够灵活地控制焊接参数，所以特别适合用于带有镀层的盖板与金属管壳或陶瓷金属化管壳之间的焊接工作。 此系统使用两个电极，通过电极与盖板的接触点产生的热量（等于电流的平方与接触电阻的乘积），将金属盖板与金属或陶瓷金属化管壳缝焊在一起。 在一定电流下产生的热量与接触点的电阻是线性函数关系。接触点电阻的大小取决于盖板边缘的锐度、电极施加到盖板上的压力、以及电极与盖板间的夹角。盖板过渡圆角的半径、增加压力或减小焊轮圆锥角度都会增加电极与盖板的接触面积，使电阻减小，导致产生的热量减少。 缝焊过程中，接触点的温度通常超过1000℃。通过计算机对缝焊电路合理调控，以及设计合理的工装夹具可以将工件温度控制在100℃以下。在非常合适条件下（非常合理的参数、合适的管壳材料和设计），工件温度可控制到室温。 焊料焊接要求盖板和管壳的焊接表面温度至少要达到焊料（多数是金锡合金）的熔点，使焊料能够浸润两个焊接面。因此，焊料焊接时工件的最低温度通常比缝焊时的温度要高得多。 通常情况使用焊剂可能污染封装的器件，而平行缝焊时不使用焊剂。在没有焊剂的情况下，镀金可减少缝焊面上的氧化。 高质量盖板是获得高质量焊缝的保证。盖板上棱角规整的边才能加工出均匀、一致的焊接效果。毛刺和缺损会产生打火，边上的圆角降低接触电阻进而减少热量的产生。合适的盖板是同样的重要：小的盖板可能使焊轮接触的是管壳，而不是盖板；过大的盖板会打火，这是因为热量集中在盖板的边缘。被化学侵蚀成带有台阶的盖板，对焊接质量和控制工件的焊接温度是非常有效的。台阶处的厚度应控制在0.09～0.13mm。 有多种材料可在镀层完成后进行缝焊。带有2.5～5微米的无电镀镍层，或1.3～3.8微米的电镀镍上再加1.3微米镀金层的可发（Kovar）（铁镍钴）合金是缝焊的首选材料。无电镀镍提供了密集的、均匀的镀层，尽管它比电镀镍更脆。它不易损伤无电镀镍板上的管脚孔，也不会像电镀镍时在盖板和管壳边缘形成过镀。另外，无电镀镍高于850℃可熔融，而电镀镍需要高达1450℃。熔融无电镀镍需要较少的热量，这样就降低了焊接时管壳的温度。需要电镀镍板时，覆在其上的50微英寸的镀金会使其熔融温度降低到1000℃以下。 纯镍和一些不锈钢可以在无镀层的条件下缝焊，但焊接温度相对较高。温度周期变化产生的合成应力，以及不锈钢的膨胀会对缝焊效果有一些影响。 在电镀镍层上镀金的可发（Kovar）合金是制作管壳的典型材料