卫星用微矩形电连接器激光焊接装置及其激光焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光焊接装置及工艺技术，尤其是在半自动的情况下，对宇航用微矩 形接插件电缆组件进行安全可靠的半自动焊接操作，具体涉及一种卫星用微矩形电连接器 激光焊接装置及其激光焊接方法。
【背景技术】
[0002] 卫星在进行总体设计时，减重已成为卫星设计的关键技术，减重指标也成为分系 统设计的制约性指标。卫星使用电缆组件作为信号、数据、电源传输通道，现用的电连接器 必须适合微型化需求，而微型化电连接器存在的小间距，带来了人工装配的难度。
[0003] 由于电缆组件的不可替代性，如何适应型号减重和微型化需求，是目前电缆组件 装配方面的主要问题。在诸多卫星，都已提出了非常明确的减重设计要求。
[0004] 目前，在较多型号上，小批量选用了 AirBorn公司生产的丽系列（引脚间距 1.27_)的微矩形电连接器，采取了接插件带线进口，然后国内接线的方案，以及焊接接插 件进口，然后国内焊接导线的两种方案解决型号应用需求。在配置了激光焊接系统、灌封胶 除泡设备后，已较好的解决了少量MM接插件的焊接任务需求。
[0005] 对于焊杯间距只有1.27mm的丽微矩形电连接器，由于其焊杯间的间隙只有约 0. 3mm，对焊接质量的要求非常高，一旦出现拉尖或毛刺，极有可能在后续出现焊杯间电气 绝缘性能下降，甚至出现浅通现象。
[0006] 针对这一问题，目前普遍采取了手工方式进行焊接，针对0. 3mm焊杯间隙，手工焊 接难度大，焊接强度远远高于普通接插件，因此操作人员更易疲劳，从而间接影响产品质 量，通过激光焊接方式可实现焊接过程中的自动化，人员疲劳程度得到极大改善，保证产品 质量。另一方面，对于如此小的焊杯间间隙，已无法采用现有热缩套管热缩焊点的工艺方式 进行电气绝缘。
【发明内容】
[0007] 为了解决宇航用微矩形接插件电缆组件的可靠焊接，本发明提供了一种卫星用微 矩形电连接器激光焊接系统及其激光焊接方法。本发明采取了对插座焊杯与导线芯线部位 全体密闭灌封的方式进行电气绝缘，进一步提升了焊接质量，保证了焊点额电气绝缘性能。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009] 本发明涉及一种卫星用微矩形电连接器激光焊接系统，所述激光焊接系统包括半 导体激光焊接装置；所述半导体激光焊接装置包括半导体激光器、三轴运动平台、点胶机、 空气压缩机以及操作控制盒，所述半导体激光器、点胶机、空气压缩机与操作控制盒集成于 三轴运动平台上，，所述半导体激光器与三轴运动平台电连接，所述点胶机与三轴运动平台 电连接，所述操作控制盒与三轴运动平台电连接，所述空气压缩机的出气导管接头接入点 胶机的进气接口，所述半导体激光器的激光聚焦头上的CCD镜头的USB连接线插入电脑USB 接口。其焊接原理是以半导体激光作为加热源，辐射加热焊杯，通过焊膏（或者预制焊料 片）向基板传热，当温度达到钎焊温度时，焊膏熔化，焊杯、导线润湿，形成焊点，同时通过 三轴运动平台自动进行接插件对位，点胶机与空气压缩机进行焊杯搪锡，整个系统通过操 作控制盒进行统一控制。
[0010] 作为优选方案，4针黑色连接线将三轴运动平台引脚PORT 1与半导体激光器04-P 端口连接；2针黑色连接线将三轴运动平台引脚PORT 2与点胶机02-P端口连接；DB-25连 接线将三轴运动平台引脚PORT 5与半导体激光器DB-25端口连接；DB-37连接线将三轴运 动平台引脚PORT 6与操作控制盒DB-37端口连接；空气压缩机的出气导管接头接入点胶机 的进气接口；半导体激光器的激光聚焦头上的CCD镜头的USB连接线插入电脑USB接口。
[0011] 作为优选方案，所述三轴运动平台上设有可控制X轴、Y轴、Z轴三个方向的步进电 机，三轴各由一台步进电机进行单轴运动控制，步进电机连接丝杆，丝杆上架设第一平台或 第二平台，其中第一平台可进行X轴与Z轴联动、第二平台可进行Y轴移动，第一平台上集 成有点胶机针头、点胶监控相机、激光聚焦透镜、激光监控相机，共四台设备；第二平台上集 成有微调光学平台，进行接插件固定与导线装夹，可通过旋钮对接插件进行X、Y、Z三个方 向的微调，整个三轴平台的步进电机通过预设在轴两端的光栅尺进行位移控制。
[0012] 作为优选方案，所述三轴运动平台上设有可控制X轴、Y轴、Z轴三个方向运动的光 栅尺。
[0013] 作为优选方案，所述三轴运动平台上设有可调节X轴、Y轴、Z轴三个方向的微调光 学平台。
[0014] 作为优选方案，所述系统通过半导体激光器对接插件搪锡及焊线时不同的功率与 时间参数进行选择，具体为：搪锡分6段设置，短焊杯：8A、0. 3s，10A、0. 4s，12A、0. 5s，16A、 0· 7s，18A、0. 9s，20A、I. 15s ;长焊杯：8A、0. 3s，14A、0. 4s，18A、0. 5s，20A、0. 7s，22A、0. 9s， 24A、1. 15s ;焊线分 9 段设置，长短焊杯参数相同：10A、0. 3s，12A、0. 4s，16A、0. 5s，22A、 I. 0s，25Α、0· 5s，27Α、0· 7s，20Α、0· 5s，10. 5Α、0· 3s、8A、0. 2s。
[0015] 作为优选方案，所述系统通过点胶机对接插件搪锡及焊线时不同的气压与时间参 数进行选择，具体为：搪锡分5次点锡膏，每次点涂锡膏设置为250kPa，0. 3s (参数设置以锡 膏一次点胶出锡0. 25mm为准），其中第1次、第2次点涂在同一点，第3至第5次依据焊杯 长度均分；焊线分5次点锡膏，每次点涂锡膏设置为250kPa，0. 3s (参数设置以锡膏一次点 胶出锡0. 5mm为准），其中第1次、第2次点涂在同一点，第3至第5次依据焊杯长度均分。
[0016] 作为优选方案，所述系统还包括灌封胶除泡设备。
[0017] 作为优选方案，点胶机选择Imm 口径不锈钢点胶针头。
[0018] 作为优选方案，三轴运动平台对于接插件搪锡及焊线时不同的对中位置的选择， 具体为：搪锡及焊线时，点胶针头对准焊杯开口处根部，激光对准焊杯根部偏顶部1/3焊杯 长度位置。
[0019] 本发明还涉及一种卫星用微矩形电连接器激光焊接方法，所述焊接方法包括导 线成束、接插件搪锡、接插件焊线、电缆灌封；所述接插件搪锡时选用的功率与时间参数 分 6 段设置，短焊杯：8A、0. 3s，10A、0. 4s，12A、0. 5s，16A、0. 7s，18A、0. 9s，20A、l. 15s ;长焊 杯：8Α、0· 3s，14Α、0· 4s，18Α、0· 5s，20A、0. 7s，22A、0. 9s，24A、L 15s，所述接插件焊线时选 用的功率与时间参数分9段设置，长短焊杯参数相同：10A、0. 3s，12A、0. 4s，16A、0. 5s，22A、 I. 0s，25Α、0· 5s，27Α、0· 7s，20Α、0· 5s，10. 5Α、0· 3s、8A、0. 2s。
[0020] 作为优选方案，所述接插件搪锡时选用的气压与时间参数为：分5次点锡膏，以锡 膏一次点胶出锡0. 25mm为准，每次点涂锡膏设置为250kPa，0. 3s，其中第1次、第2次点涂 在同一点，第3至第5次依据焊杯长度均分；所述接插件焊线时选用的气压与时间参数为： 分5次点锡膏，以锡膏一次点胶出锡0. 5mm为准，每次点涂锡膏设置为250kPa，0. 3s，其中第 1次、第2次点涂在同一点，第3至第5次依据焊杯长度均分。
[0021] 作为优选方案，所述电缆灌封具体为：将质量比4 : 1的E-51环氧树脂与固化剂 离心脱泡混合均匀，对卫星用微矩形电连接器的插座焊杯与导线芯线部位进行全体密闭灌 封。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0023] 1、焊接除固定导线外，其余过程实现自动化，使操作人员的劳动强度大大降低；
[0024] 2、由于采用了 0.1 ml高精度的气动点胶设备，使得焊锡供给一致性高，结合半导 体激光器的稳定输出，保证了焊接质量一致性，且焊点符合航天标准；
[0025] 3、激光的集中非接触式供热保证了微小间距的焊接质量，且具有向更小间距发展 的可拓展性。
[0026] 4、采取了对插座焊杯与导线芯线部位全体密闭灌封的方式进行电气绝缘，进一步 提升了焊接质量，保证了焊点额电气绝缘性能。
【附图说明】
[0027] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0028] 图1为半导体激光器装置的工作原理图；
[0029] 图2为微矩形接插件电缆组件激光焊接总的工艺流程图；
[0030] 图3为微矩形接插件激光焊接工艺流程图；
[0031] 图4为搪锡操作时的针头定位示意图；
[0032] 图5为