考慮到吸氣劑的原理、激活方式以及產(chǎn)品封裝對內(nèi)部真空度的要求，選擇合適的真空封裝工藝尤為重要，真空焊接可以選擇真空釬焊、真空激光焊接等，但針對含有吸氣劑器件的真空封裝，這兩種工藝有著顯著區(qū)別。以下就這兩種工藝展開討論，并重點介紹真空激光焊接技術(shù)在此類產(chǎn)品中的應用。

　　真空釬焊封裝工藝

　　真空釬焊是一種在真空環(huán)境中進行的釬焊技術(shù)，廣泛應用于需要高強度、高精度和無氧化連接的工業(yè)和高科技領(lǐng)域。其工作原理是在真空爐中，將釬料加熱至其熔點以上，但低于基材的熔點，釬料熔化并流動。

　　真空釬焊的溫度一般在600℃~1200℃，具體取決于所使用的釬料種類。選擇釬料時，需要考慮釬料與殼體和蓋板材料的相容性、所需的機械強度和耐腐蝕性。

　　真空釬焊的溫度影響

　　吸氣劑的性能會受到溫度和真空環(huán)境的影響。如果釬焊溫度超過吸氣劑的激活溫度，則吸氣劑在釬焊過程中可能已經(jīng)被激活，這可能是有利的，因為吸氣劑在焊接后已經(jīng)處于最佳狀態(tài)。然而，過高的溫度(遠超激活溫度)會導致吸氣劑的表面燒結(jié)或鈍化，從而降低吸附性能。例如，Zr-Al合金和Zr-V-Fe合金在500°C以上可能發(fā)生表面相變，影響吸附能力。

　　此外，一些對于溫度敏感的電子元器件使用真空釬焊可能會帶來不利影響。例如MEMS(微電子機械系統(tǒng))器件：MEMS器件在高真空環(huán)境中工作以減少氣體阻力和提高性能，真空釬焊的高溫可能導致封裝內(nèi)的材料釋放出氣體，影響真空度。并且MEMS器件中的微機械結(jié)構(gòu)和電子元件對高溫非常敏感，真空釬焊過程中高達600-1200°C的溫度會導致這些微結(jié)構(gòu)變形或損壞。

　　真空激光焊接封裝工藝

　　真空激光焊接技術(shù)是一種在真空環(huán)境下進行的高精度焊接方法，利用高能量的激光束熔化和連接金屬或其他材料。高能量的激光束由激光器產(chǎn)生，激光通過光學系統(tǒng)傳輸和聚焦，激光束集中在焊接點上，使材料迅速熔化。當激光束移開或關(guān)閉后，熔化的材料冷卻并固化，形成牢固的焊接接頭。整個焊接過程在真空腔內(nèi)進行，以避免空氣中的氧氣和其他氣體對焊接質(zhì)量的影響，同時保持高真空環(huán)境，特別適合真空封裝應用。

　　真空激光焊接能夠精確控制熱輸入和焊接區(qū)域，適用于微小元件和復雜結(jié)構(gòu)的高精度焊接。焊接的熱影響區(qū)小，能夠有效保護溫度敏感的材料和元器件，避免過熱損傷。激光焊接是非接觸式的，減少了對材料和元器件的機械應力和損傷，提高了焊接質(zhì)量，并且適用于多種材料和不同的焊接需求，能處理復雜幾何形狀和多樣化的封裝設計。

　　而真空激光焊接技術(shù)中存在一個技術(shù)難題：煙塵問題。

　　真空激光焊接產(chǎn)生煙塵的原因

　　材料蒸發(fā)：

　　激光焊接過程中，高能量激光束集中在焊接點，使得材料迅速熔化甚至蒸發(fā)，產(chǎn)生金屬蒸氣和微粒。這些微粒在真空中沒有空氣介質(zhì)阻擋，容易擴散。

　　材料濺射：

　　高溫熔融的金屬在焊接過程中可能會發(fā)生濺射，產(chǎn)生金屬微粒，這些微粒形成煙塵。

　　煙塵問題的影響

　　影響光學系統(tǒng)：

　　煙塵在真空腔內(nèi)的擴散可能會附著在激光器的光學元件(如鏡片、透鏡)上，影響激光束的傳輸和聚焦，導致焊接質(zhì)量下降。

　　降低真空度：

　　產(chǎn)生的煙塵顆粒會增加真空腔內(nèi)的顆粒污染，降低真空度，影響精密電子元器件的封裝效果和長期性能。

　　焊接缺陷：

　　煙塵顆粒可能會附著在焊縫或周圍材料上，導致焊接缺陷，如氣孔、夾雜物等，降低焊接質(zhì)量和機械強度。

　　真空激光密封焊接應用案例

　　金密激光研發(fā)的真空激光焊接系統(tǒng)由離子泵、分子泵、真空腔體、光學系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等構(gòu)成，并通過工藝參數(shù)及工藝流程的大量研究，可有效避免煙塵問題，并已應用至多種不同材料及產(chǎn)品的真空封裝中。

　　應用材料：不銹鋼(SUS304、SUS316、SUS316L、SF20F等)、鋁合金(6061、4047)、鈦合金(TC4)、可伐合金、坡莫合金、鎢、鉬、銅、金、鋯合金等。

　　鋁合金激光焊接應用

　　坡莫合金激光焊接應用

　　不銹鋼激光焊接應用

　　鈦合金激光焊接應用

　　可伐合金激光焊接應用

　　鍍鎳可伐合金激光焊接應用

　　真空激光封裝的應用優(yōu)勢

　　真空度與氣密性：

　　真空腔體內(nèi)真空度可達10^-6pa，封裝完成后殼體內(nèi)部真空度可達10^-4pa。同時真空環(huán)境減少了氧化反應，避免了氣孔和夾雜物的產(chǎn)生，從而提高了焊接質(zhì)量，可獲得絕佳密封效果，經(jīng)氦質(zhì)譜檢測氣密等級可達10^-12 Pa·m³/s。

腔體及管道真空度監(jiān)測

氦質(zhì)譜檢漏數(shù)據(jù)

　　激活吸氣劑：

　　在真空中加熱吸氣劑進行激活可防止氧化和去除表面污染物，以確保吸氣劑的活性和吸附能力。空氣中的氧氣和水蒸氣是主要的污染源，它們會顯著降低吸氣劑的性能。通過在真空環(huán)境中加熱，可以避免這些氣體的負面影響，確保吸氣劑在超高真空系統(tǒng)中的有效性和穩(wěn)定性。

　　材料放氣：

　　金屬材料在激光焊接瞬間釋放氣體，對精密器件內(nèi)部真空度會產(chǎn)生巨大影響。

　　例如20mm*20mm*10mm的坡莫合金殼體在進行封焊時，我們通過低噪聲鎖相放大器監(jiān)測產(chǎn)品內(nèi)部器件發(fā)出的振幅頻率衰減數(shù)據(jù)得出，材料放氣量直接導致腔體內(nèi)部真空度瞬間由10^-4pa降至10^-2pa。

　　低噪聲鎖相放大器

鎖相放大器監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線

　　金密激光的真空激光封焊系統(tǒng)通過特有工藝有效避免了焊接瞬間材料放氣對腔體內(nèi)真空度的影響。

　　真空激光焊接技術(shù)是一項非常先進的激光加工工藝，完善的真空激光焊接設備并非真空系統(tǒng)與激光加工系統(tǒng)的簡單組合。金密激光研發(fā)的真空激光焊接設備已成功克服上述可能存在的問題，并得到了航空航天、兵器裝備、船舶制造、MEMS傳感器等多個領(lǐng)域客戶的高度認可!