《ZPF4系列自动平行缝焊机用户手册-渤海大学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ZPF4系列自动平行缝焊机用户手册-渤海大学（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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
3、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
4、要包括：传递箱箱体，传递箱内门，传递箱外门，氮气管路连接。环境控制系统控制计算机传递箱手套箱烘箱电源盒操作手套烘箱外门真空泵排气扩散器传递箱外门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。 压力压力I2RC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
5、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
6、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0.090.13mm。有多种材料可在镀层完成后进行缝焊。带有2.55微米的无电镀镍层，或1.33.8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
7、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。可发（Kovar）材料的膨胀系数与管脚绝缘封装的玻璃材料是匹配的。由于无电镀镍层更脆的特性，有些用户会特别指定管壳引线用电镀镍层。而管壳和引线一起电镀，
8、是更经济的。陶瓷管壳的特定区域要进行金属化处理，这样就提供了一个适合焊接的表面。在此表面上可以直接进行钎焊，也可以焊接一焊接圈，然后在焊接圈上可以进行缝焊或钎焊。带有台阶的无电镀镍盖板和焊接框架配套使用，可替代镀金平盖板和80比20的金锡合金的预制件的配套使用。不管是否有镀层，低电抗、高导热非铁材料不能直接焊接。带有可发焊接框架的非铁管壳，可以使用铁系盖板进行缝焊。对加热频率的控制能力，可以使传导到玻璃封装的温度梯度降低，使其在真空缝焊时不会造成玻璃封装破裂或部分剥离。管壳加热频率的控制能力，使平行缝焊特别适合于带有光学器件的封装。低温焊接对金相结构和应力构成改变微小，也使非常接近光学组件的焊
9、接成为可能，并且没有焊剂回流，污染光学组件。平行缝焊能够进行直线和圆周旋转焊接。适当的方法和适当的焊轮设计相结合，可满足几乎所有的方形、矩形、圆形和许多不规则形式的，带有平整盖板的管壳。但带有向内拐角的管壳，如“L”、“T”和“U”型，不适合平行缝焊。盖板与管壳相对关系压边最佳过度圆角倒角 0.076mm最佳 0.076mm允许会导致打火会导致打火 0.025mm允许会导致打火不允许理想状态0.09 0.13 mm直角边缘 - 盖板边缘和管壳焊接表面接触紧密盖板质量机械制作凸台产生绝缘气隙，降低热量到熔接表面的传导。顶部半径会降低盖板和电极间的接触电阻，减小发热量。底部半径产生绝缘气隙，降低热
10、量到熔接表面的传导。边沿缺损在顶部导致打火，在底部降低热量到熔接表面的传导。边沿变薄的边 既降低接触电阻又降低热量到熔接表面的传导。毛刺在顶部导致打火，在底部降低热量到熔接表面的传导。3. 适用范围ZPF4系列自动平行缝焊设备，普遍适用于深、浅腔式，平底式，扁平式，双列直插式，异形引脚式金属管壳和陶瓷金属化管壳的高气密性低水汽含量的平行缝焊封装。缝焊工件焊接面尺寸：66mm125125mm缝焊工件高度：2mm50mm4. 性能参数和使用环境条件输入电源AC 220V、50Hz、25A额定功率5.5 KVA外形尺寸2260 mm620 mm1520mm缝焊器件形状矩形，圆形矩形管壳尺寸5125m
11、m5125mm圆形管壳尺寸5mm 128mm缝焊器件形状矩形，圆形盖板厚度0.08mm0.25mm管壳材料可伐（镀镍、镀金）、陶瓷（可伐镀镍、镀金焊环）、不锈钢缝焊压力11500g缝焊重复定位精度0.01 mm氮气源压力0.15 MPa0.4 MPa极限真空度5Pa最高加热温度300控温精度55. 自动平行缝焊机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
12、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。ZPF4自动平行缝焊机和平行缝焊主机图示、说明如下：缝焊机关机键控制计算机传递箱手套箱有线鼠标电源盒操作手套缝焊机开机键缝焊电压表缝焊电流表工作键缝焊工作台右焊轮机构无线鼠标过位保护开关复位键左焊轮机构5.1自动平行缝焊机主要功能和技术指标5.1.1自动平行缝焊机主要功能 根据工件参数和缝焊参数自动完成缝焊。 新工件（参数）输入功能。 数据库中工件（参数）的提取和编辑功能。 焊轮相对工件横向位置调整功能。 两焊轮自动调平功能。 焊轮自动探测工件高度功能。 焊接起点自动探测功能。 缝焊过程演示功能。 缝焊运动机构
13、过位保护功能。 缝焊加工档案管理和导出功能。 批量缝焊过程中定期电机归位校准功能。5.1.2自动平行缝焊机主要技术指标 缝焊电源最大功率：3000瓦 缝焊脉冲幅度：0.2 3.2 V 缝焊脉冲宽度：1 100 毫秒 缝焊压力：1 1500克 缝焊工件长：5 125mm 缝焊工件宽：5 125mm 缝焊工件高：2 50mm 缝焊工件直径：5 128mm 缝焊最大速度：12毫米/秒 缝焊点距：0.01 1毫米5.2自动平行缝焊主要参数及选择依据 缝焊电压：平行缝焊过程中焊接脉冲的幅度值，幅度越高，焊接电源输出静态电压越高，焊接能量越大。 缝焊脉冲宽度。平行缝焊过程中焊接脉冲的宽度值，宽度越宽，焊接
14、电源输出电流时间越长，焊接能量越大。 缝焊点距，平行缝焊过程中每个焊点间的距离。点距越小，工件的气密性越好；点距越大，缝焊纹路越整洁。 散热系数，平行缝焊过程中每个焊点焊接时间与空闲时间的比值。比值越大，工件的散热越充分，工件温度越低；比值越小，焊接的速度快，效率越高。 缝焊压力，平行缝焊过程中焊轮对盖板的压力。压力越小，接触电阻越大，焊接溶化程度越明显；压力越大，盖板与管壳的接触性越好。5.3自动平行缝焊机操作定义和说明系统操作通过计算机鼠标和计算机键盘进行加工操作控制的工作模式。5.3.1定义和说明电机编号说明（以面对缝焊机面板和缝焊台为准）A：表示左边X轴（横向移动）电机；B：表示右边X轴（横向移动）电机；C：表示左边Z轴（上下移动）电机；D: 表示右边Z轴（上下移动）电机；E：表示O轴（工作台旋转）电机；F：表示Y轴（前后移动）电机。位置调整方向说明在位置调整中，规定正
