[发明专利]一种激光热源辅助金属-陶瓷回流焊的精准控温装置和方法

说明书

本发明涉及一种激光热源辅助金属‑陶瓷回流焊的精准控温装置和方法。本装置包括脉冲加热平台、激光加热系统、温控箱、计算机控制系统，其中脉冲加热平台用于回流焊的主要热源；激光加热系统作为补充热源对钎焊层直接加热；温控箱用于对脉冲加热平台提供能量并监测钎焊层温度；计算机控制系统用于实现各装置的通信互联，并根据所反馈的钎焊层温度进行实时调节。该装置可根据钎焊层的实时温度来判断是否需要激光热源进行热源补充，以达到钎焊层温度与预设温度曲线相一致的目的。本发明的优点在于能够克服因材料厚度和导热系数的不同导致在单独使用脉冲加热平台加热过程中钎焊层实时温度与预设温度差值过大的问题，实现了对钎焊层的精准控温。

技术领域

本发明属于异种材料连接技术领域，具体涉及一种激光热源辅助金属-陶瓷回流焊的精准控温装置和方法。

背景技术

先进陶瓷具有高强度、高硬度、高耐磨性等特点，是工程材料不可或缺的一部分，但由于其脆性大、加工特性差的特点使其无法作为单一材料使用，实际使用时往往需要与金属材料连接在一起，实现两者的优势互补，充分发挥金属与陶瓷的优异性能。传统的机械连接、胶接因其各自的局限性无法得到理想的连接效果，而钎焊因其工艺简单、接头尺寸受限小、生产成本低，成为陶瓷-金属连接中应用最多的连接方式。

回流焊作为软钎焊中的一种钎焊工艺，广泛应用于电子行业。而回流曲线的制定是影响钎焊质量的主要因素之一。回流曲线是钎焊温度对时间的函数，直观反映出了回流焊过程中的温度变化，有助于对焊接质量的判断。

然而，使用脉冲加热平台作为单一热源进行金属与陶瓷的回流焊，底部的热源无法瞬间从金属传递到的中间的钎焊层，导致实际钎焊层的温度与软件程序所预设的温度曲线差异较大，从而影响最终的焊接效果。且不同的金属材料因其导热系数不同也会对钎焊层的温度影响较大。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种激光热源辅助金属-陶瓷回流焊的精准控温装置和方法，根据热电偶监测的钎焊层实时温度，并反馈到计算机控制系统判断是否需要激光热源进行热源补充，从而达到钎焊层温度与预设温度曲线相一致的目的。

为达到上述目的，本发明提供的一种激光热源辅助金属-陶瓷回流焊的精准控温装置和方法，包括下述步骤：

(1)将金属与陶瓷待焊界面打磨，用5％硫酸酒精溶液去除氧化膜和油脂，再用丙酮进行超声清洗，最后用去离子水清洗、干燥，使用无水乙醇擦拭钎料焊片并干燥；

(2)在金属与陶瓷连接界面处涂上钎料焊膏或放置钎料焊片，并涂覆适量钎剂，将待连接件以“金属-钎料-陶瓷”顺序搭接后放置在脉冲加热平台上，将热电偶放置在待焊区域，在陶瓷顶端放置一块聚四氟乙烯隔热片，将砝码放置聚四氟乙烯隔热片的顶部用于待连接件的加压；

(3)在电脑程序中设置升温曲线，进行钎焊加热，加热过程中实施监测钎焊层的温度；

(4)将热电偶测定的钎焊层温度T₂实时反馈到电脑程序中，并与预设温度T₁相比较：当T₁-T₂≥10℃，则说明钎焊层温度不满足预期要求，判定需要对钎焊层进行热量补充；当0℃≤T₁-T₂≤10℃，说明钎焊层实时温度符合预期温度值，钎焊正常进行。

(5)制定热量补充方案：电脑程序接收判定结果，当钎焊层温度不满足预期要求时，则根据相关数据库设置激光热源参数，制定相应的激光辅助热源加热方案。