一种光模块壳体的生产加工工艺 |
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| 申请号 | CN201610503192.7 | 申请日 | 2016-06-29 | 公开(公告)号 | CN106078101A | 公开(公告)日 | 2016-11-09 |
| 申请人 | 中国电子科技集团公司第八研究所; | 发明人 | 刘勇; 周雷; 吴振刚; 谢鸿志; 边敏涛; 高进; 刘昭谦; 杨鹏毅; 司淑平; 孙磊; | ||||
| 摘要 | 一种光模 块 壳体的生产加工工艺，包括步骤：采用锌 合金 将光模块壳体 压铸 成型，表面 镀 镍，盖板厚度0.4～0.55mm，底座厚度0.6～0.8mm；去除盖板与底座表层 氧 化物及杂质；将底座放入夹具内，在底座与盖板之间涂 助焊剂 ，厚度0.02mm；将盖板放底座上，不能错位；用 力 压下盖板，使盖板、助焊剂及底座三者紧密 接触 ；擦掉残留助焊剂，保持清洁；确保缝焊 电极 表面清洁、干燥；在缝焊电极内孔壁上涂导电脂，厚度0.02mm，将缝焊电极安装在平行缝焊机上，以能够轻微旋转为宜，保持整个缝焊电极干净；在盖板与底座接触处中心 位置 缝焊一个点，将缝焊电极运动到最右或最左端开始缝焊；得到合格产品。本 发明 解决光模块壳体生产成本高，封装时气密性、牢固性差及镀层遭到破坏的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光模块壳体的生产加工工艺，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种光模块壳体的生产加工工艺技术领域： [0001] 本发明涉及光通信系统中的光模块壳体，具体讲是一种光模块壳体的生产加工工艺。背景技术： [0002] 光模块壳体广泛应用于现代光通信系统以及国内军工、航天、航海等领域。 [0003] 随着信息技术的不断发展，人们对通信技术的要求越来越高。光通信技术以其独有的速度快、带宽高、架设成本低等诸多优点，已逐步在各个领域取代传统的电信号通讯，尤其在航天航空、互联网应用以及军用信息技术等领域，光通信正发挥着无可替代的作用。光模块作为光通信系统的重要光源，发展其相适应的封装技术是十分必要的，封装成本占光模块成本的50％～60％，降低光模块成本，其实就是降低光模块的封装成本。 [0004] 现有的光模块壳体(由底座和盖板组成)一般为不锈钢或铝合金材料，表面镀镍，厚度为0.6mm，这种厚度及材质的光模块壳体只能采用机械加工，其加工费用非常昂贵，很难降低光模块壳体的生产成本，而经机械加工后的光模块壳体在后续封装时，仅能采用以下两种方式：1、采用胶粘方式；2、采用激光焊接。上述第一种封装方式因胶的特性以及受时间限制，致使封装后的光模块壳体很难在特殊环境中使用，而且胶粘的壳体气密性、牢固性比较差，很难满足军用环境要求；第二种封装方式中，激光焊接时很容易破坏光模块壳体表面的镀层，在特殊坏境中，起不到保护作用，焊接时还容易产生材料飞溅，焊缝的宽度过宽，一般焊缝为1mm，不能减少为0.5mm，激光能量过大，很容易击穿底座侧壁及盖板边缘，严重影响壳体的气密性和牢固性，甚至还会损坏壳体内部有效光、电元器件。为此，曾有些企业不断尝试新的方案来克服上述缺陷，如采用冲压方式将由不锈钢材料制成的光模块壳体变薄，然后利用平行缝焊机进行缝焊(目前，国内和国外平行缝焊机缝焊产品的厚度为0.05～0.25mm，缝焊材料一般为不锈钢)，然而由于底座结构复杂，很难冲压，即使冲压制出，底座还需要经过其它工艺进行处理，如烧结工艺等，最后统计下来，生产光模块壳体的成本仍然非常高，依旧无法降低成本。 发明内容： [0005] 本发明要解决的技术问题是，提供一种光模块壳体的生产加工工艺，能够解决光模块壳体的生产成本高，封装时气密性和牢固性差以及镀层遭到破坏的技术问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种光模块壳体的生产加工工艺，包括以下步骤： [0007] (1)采用锌合金材料并通过压铸工艺将光模块壳体压铸成型，得到厚度为0.4～0.55mm的盖板和厚度为0.6～0.8mm的底座； [0008] (2)盖板和底座的表面均镀镍，镀镍厚度为8-20μm； [0009] (3)去除盖板与底座之间接触部位的任何杂质； [0010] (4)将底座放入平行缝焊机的夹具内并夹紧，在底座顶面与盖板接触部位涂上一层助焊剂，助焊剂涂覆必须均匀，助焊剂涂层厚度为0.01～0.05mm； [0011] (5)将盖板放在底座顶面上，保证盖板与底座边缘平齐，不能错位； [0012] (6)使盖板、助焊剂及底座三者紧密接触，无缝隙，确保盖板顶面平整； [0013] (7)擦掉盖板顶面残留的助焊剂，以及盖板与底座接触部位边缘处溢出的助焊剂，并保持盖板以及盖板与底座接触边缘处的清洁； [0015] (9)在拆卸掉的缝焊电极内孔壁上均匀涂上一层导电脂，导电脂涂层厚度为0.01～0.05mm，随后将缝焊电极安装在平行缝焊机上，拧上固定螺丝，安装完成后，保持整个缝焊电极干净； [0016] (10)将平行缝焊机的两个缝焊电极同时落在盖板的两个对边上，首先在盖板与底座接触处的两个对边中心位置缝焊一个点，用于定位，然后将缝焊电极匀速运动到盖板的最右或最左端开始缝焊，缝焊时缝焊电极匀速运动，不能产生打火现象，镀层不能被破坏，最终得到合格的光模块壳体。 [0017] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺，其中所述助焊剂为Sn0.3Ag0.7Cu。 [0018] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺，其中所述导电脂型号为SMART FNS EEC-250。 [0019] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺，其中所述助焊剂的涂层厚度为0.02mm。 [0020] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺，其中所述导电脂涂层的厚度为0.02mm。 [0021] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺具有以下优点： [0022] 1、本发明将光模块壳体由锌合金材料取代原有不锈钢或铝合金材料，并采用压铸成型，将盖板厚度定为0.4～0.55mm，底座厚度定为0.6～0.8mm，压铸而成的光模块壳体成本相对于原有采用机械加工或冲压加工制成的光模块壳体成本至少降低10倍以上； [0023] 2、采用平行缝焊机来对盖板和底座进行焊接，打破平行缝焊机只能缝焊厚度为0.05～0.25mm的不锈钢产品的束缚，平行缝焊机的使用使得光模块壳体的生产加工成本大幅度下降； [0024] 3、本发明除了在底座顶面与盖板接触部位均匀涂覆一层厚度为0.01～0.05mm的助焊剂外，还在缝焊电极内孔壁上均匀涂了一层厚度为0.01～0.05mm的导电脂，根据平行缝焊机缝焊总能量公式： [0025] W＝(P*PW)/PRT*S (1)式中：P为缝焊功率；PW为脉冲宽度；PRT为缝焊周期；S为缝焊速度。其中: [0027] 涂覆的助焊剂和导电脂能够大大减小缝焊电阻，这在平行缝焊机缝焊光模块壳体，即缝焊盖板与底座时，根据(2)式，缝焊电流会增大，从而使得平行缝焊机能够缝焊超过自身最大缝焊厚度的光模块壳体。导电脂不仅增加缝焊电极与固定螺丝之间的润滑性，有效导出静电，还能减少磨损，减小接触电阻和温升，又能提高导电性能和防腐保护作用，因此，当平行缝焊机缝焊光模块壳体时大大提高了平行缝焊机的缝焊效果。助焊剂有效帮助和促进平行缝焊机缝焊光模块壳体，缝焊的效果非常好，并且缝焊后壳体的气密性和牢固性都能满足特殊环境的使用要求； [0028] 如果不在底座顶面与盖板接触部位均匀涂上一层助焊剂，将很难把底座与盖板缝焊在一起，因为光模块壳体的厚度太厚，已远远超出平行缝焊机最大缝焊产品的厚度范围，若在不涂覆助焊剂的情况下强行增大缝焊功率，根据上述公式(1)可知，缝焊总能量将增大，使缝焊时产生的热量也增加，缝焊时容易产生打火、冒烟等现象，这不但不能缝焊光模块壳体，反而会破坏其表面的镀层，严重时还会烧坏盖板、底座以及缝焊电极，甚至损坏光模块壳体内部的光、电元器件，这样，缝焊光模块壳体的气密性和牢固性会很差，不但不能满足要求，反而大大浪费材料；若通过设计将光模块壳体的厚度变薄，使其厚度变为0.05～0.25mm，这虽然满足了平行缝焊机的缝焊范围，但会给锌合金压铸模具带来极大的困难，压铸出来的盖板很容易发生变形，导致生产出来的光模块壳体直接报废；如果不在缝焊电极内壁均匀涂上一层导电脂，当平行缝焊机缝焊光模块壳体时，缝焊电极在盖板上滚动缝焊，缝焊电极与固定螺丝之间将产生摩损，很容易损坏缝焊电极内壁，增大它们之间的接触电阻，根据(2)公式，电阻增大，缝焊电流减小，不仅不能有效缝焊光模块壳体，还能使缝焊壳体的气密性、牢固性变差，使用时间短，达不到光模块在特殊坏境下的使用要求，此外，因摩损还会使缝焊电极内部急剧温升，从而损坏电极，严重时热量则会通过缝焊电极滚轮传递给盖板，加剧缝焊热量，直接影响缝焊效果，甚至烧坏光模块壳体内部的光、电元器件； [0029] 4、利用平行缝焊机缝焊光模块壳体的目的是为了增强光模块壳体的气密性，有效保护光模块壳体内部的元器件，增强盖板与底座缝焊的牢固性，延长使用寿命，使光模块能够在特殊环境下照常使用，满足现代光通信系统的要求，与国内外同类产品相比，经本发明工艺加工后的光模块壳体气密性和牢固性更好，长期在环境恶劣情况下仍能保持光模块的特性不变。附图说明： [0030] 图1是本发明光模块壳体中盖板与底座分解时的立体结构示意图。具体实施方式： [0031] 下面结合具体实施方式对本发明一种光模块壳体的生产加工工艺作进一步详细说明： [0032] 本发明一种光模块壳体的生产加工工艺，包括以下步骤： [0033] (1)采用锌合金材料并通过压铸工艺将光模块壳体压铸成型，见图1，得到厚度为0.4～0.55mm的盖板10和厚度为0.6～0.8mm的底座20，盖板10和底座20的厚度不能太薄，盖板10的厚度为0.4～0.55mm最为合适，底座20厚度为0.6～0.8mm最为合适，否则盖板10和底座20在压铸时将会产生变形，不利于平行缝焊，太厚又增加成本； [0034] (2)盖板10和底座20的表面均镀镍，镀镍厚度为18μm，当然也可以是8-20μm之间的其它数值； [0036] (4)将底座20放入平行缝焊机上安装的夹具(图中未示出)内并夹紧，在底座20顶面与盖板10接触部位涂上一层助焊剂，助焊剂涂覆必须均匀，助焊剂为Sn0.3Ag0.7Cu，助焊剂涂层厚度为0.02mm，当然也可以是0.01～0.05mm之间的其它数值；均匀涂覆的助焊剂不仅不会破坏镀层，还有利于平行缝焊机的缝焊作业，此外，该助焊剂还能够快速除去底座20与盖板10接触部位之间的残余表面氧化物，帮助和促进平行缝焊，迅速将缝焊时产生的热量散去，降低缝焊温度，保护光模块壳体内部的光、电元器件不受损害，增强底座20与盖板10的气密性和牢固性，使光模块的特性在特殊坏境下不会发生变化，提升使用寿命； [0037] (5)将盖板10放在底座20顶面上，保证盖板10与底座20边缘平齐，不能错位，一旦错位，缝焊效果将受影响，特别是缝焊壳体的气密性会变差，满足不了光模块的使用要求； [0038] (6)使盖板10、助焊剂及底座20三者紧密接触，无缝隙，校正盖板10顶面是否平整，如果盖板10顶面不平整，需要更换盖板10，使其平整，不然会影响缝焊效果； [0039] (7)用干净的无尘布擦掉盖板10顶面残留的助焊剂，以及盖板10与底座20接触部位边缘处溢出的助焊剂，并保持盖板10以及盖板10与底座20接触边缘处的清洁，应无任何残留物和杂质，不然会影响平行缝焊机的缝焊效果； [0040] (8)确保平行缝焊机的缝焊电极表面清洁、干燥，不然在缝焊时容易造成缝焊电极打火，烧坏缝焊电极、盖板10及底座20； [0041] (9)在拆卸掉的缝焊电极内孔壁上均匀涂上一层导电脂，导电脂型号为SMART FNS EEC-250，导电脂涂层厚度为0.02mm，当然也可以是0.01～0.05mm之间的其它数值。随后将缝焊电极安装在平行缝焊机上，拧上固定螺丝，螺丝不能拧得太紧，以轻微旋转缝焊电极时其能够旋转为宜，安装完成后，如果有多余导电脂溢出，用干净的无尘布擦掉，无尘布自身留下的杂质也一并清理掉，保持整个缝焊电极干净，不能让微量的导电脂留在缝焊电极的滚轮上，防止因残留物等杂质引起缝焊电极在缝焊处打火，损坏缝焊电极、盖板10及底座20；在平行缝焊机两个电极内孔壁上均匀涂覆的导电脂，既增强了缝焊电极与平行缝焊机接触处的润滑性，又减少了磨损，减小接触电阻和温升，提高了导电性能和防腐保护作用，使平行缝焊机的缝焊效果更佳，其与金属兼容性也好，对金属材料无腐蚀性； [0042] (10)参见图1，盖板10与底座20接触后，有四个边需要焊接，两个长边和两个短边，首先缝焊左右两个长边，再缝焊前后两个短边，具体缝焊步骤为：将平行缝焊机的两个缝焊电极同时落在盖板10的两个对边上，首先在盖板10与底座20接触处的两个对边中心位置缝焊一个点，用于定位，然后将缝焊电极匀速运动到盖板10待焊接边的一端开始缝焊，缝焊时缝焊电极匀速运动，不能产生打火现象，一旦打火，盖板10、底座20及缝焊电极将被烧坏，严重时，缝焊电极会产生一个小洞，此外，镀层也不能被破坏，缝焊处无任何损伤痕迹，缝焊处表面光滑，这样缝焊后的气密性和牢固性会更好；缝焊时，可用小挡片压住盖板10未焊接端，防止盖板10和底座20一端翘起，当缝焊电极缝焊至盖板两对边中心位置处时，松开小挡片，然后将其压在缝焊好的盖板和底座端，以防止该端翘起。上述，如果盖板10和底座20翘起，将会导致助焊剂溢出以及缝焊电极受力不匀，非常容易产生打火现象，待缝焊完成后，便得到合格的光模块壳体。 [0043] 平行缝焊属于电阻焊，当平行缝焊机的两个缝焊电极压在盖板的两条对边上时，脉冲缝焊电流从平行缝焊机设备流向缝焊电极，通过盖板和底座，再从另一缝焊电极回到电源形成回路。由于缝焊电极本身存在电阻，缝焊电极与盖板、盖板与底座都存在接触电阻，缝焊电流将在这些接触电阻处产生热量，此热量在助焊剂的作用下将盖板与底座之间紧密接触处产生熔接状态，使盖板牢牢缝焊在底座上，牢固性、气密性都好。 |
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