一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置与方法与流程

本发明属于光学领域，具体涉及一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置与方法。

背景技术：

带有热电制冷器(thermoelectriccooler，tec)温控功能的激光器在行业应用中有着先天的优势，主要的技术在于产品的温度控制，传统的tec使用时采用银胶粘贴的工艺，工艺简单，但是导热效率以及可靠性方面远远不如金锡焊料。带有金锡焊料的tec性能优于普通的tec，但是其焊接方法较为复杂，工艺实现过程有困难。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置与方法。

本发明的技术方案：

一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置，包括盖板1、支架2、压板3、固定块4、转接块5、壳体7、加热台8、力矩弹簧10、压力滑块11和压力块12；

所述壳体7为凹槽结构，设于加热台8上；壳体7的底部下表面对称设有四个气槽15，围成方形结构，四个气槽15通过一个对称的十字形槽体连通，十字形槽体位于四个气槽15围成的方形结构中间；壳体7的底部上表面对称设有多个进气口16，进气口16与气槽15相连通；壳体7的一个侧面上设置多个调节孔，调节孔沿竖向布置，用于安装固定块4；

所述加热台8，其内部设有l型进气流道9；进气流道9的一端与外部连通，另一端与十字形槽体的中心连通，实现进气；

所述支架2固定安装在壳体7的一条边沿的上表面的中心位置；所述压板3，其一端通过旋转轴6安装在支架2上，其另一端通过旋转轴6安装在固定块4上，实现压板3的旋转与打开；所述固定块4上设有u型缺口，通过固定栓与u型缺口以及壳体7侧面的调节孔的配合，将固定块固定在壳体7的侧面，且通过调节固定栓在不同调节孔上的位置，实现压板3的高度调节；所述压板3的中心设有通孔，所述转接块5置于中心通孔内，且转接块5的顶端通过旋转轴6固定在压板3上；

所述盖板1共两块，通过旋转轴6对称安装在壳体7的一条边沿上，且位于支架2的两侧，使盖板1盖在壳体7上，两个盖板1可分别左右旋转以打开或关合；所述盖板1的中心设有通孔，与压板3的中心通孔相对应，用于放置转接块5；

所述转接块5为开口的槽体结构，开口向下，转接块5的下端位于壳体7内；所述力矩弹簧10置于转接块5的槽体内，顶端与转接块5顶部连接，底端与压力滑块11连接；所述压力块12上部设有凹槽，压力滑块11的下部插在凹槽内，压力滑块11的上部位于转接块5内。

一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤一：首先预热加热台8，打开加热台8的温控仪器，温度预热到90-110℃；然后将激光器管壳放入壳体7内的中心位置，将带有双面金锡焊料的热电制冷器14放入激光器管壳中，将电板13放置在热电制冷器14上；将压板3旋转至水平位置，旋转固定块4并通过固定栓将固定块4固定在壳体7的侧面，锁住压板3，压力滑块11通过压缩力矩弹簧10给压力块12压力，从而实现压力块12的下压，使压力块12压紧电板13，保证热电制冷器14与电板13和激光器管壳的完全接触，然后旋转两个盖板1至闭合，使壳体7内的整个焊接空间密闭。

步骤二：打开装置外部的氮气装置，使氮气通过进气流道9、气槽15和进气口16进入到壳体7中，使从底部吹出的氮气，充满整个焊接空间，持续充氮。

步骤三：将加热台8继续升温到130-140℃，持续加热10-20s，使热电制冷器14上下表面的金锡焊料完全融化，热电制冷器14的下表面焊接在激光器管壳上，上表面焊接在电板13上。

步骤四：加热台8停止加热，加大氮气流入的流量，使整个装置冷却至室温，金锡焊料冷却，完全固化，完成焊接过程；依次打开盖板1、固定块4和压板3，然后将激光器管壳取出。

本发明的有益效果：本发明能够提高整体产品的可靠性，相对于传统的焊接方式，过程可控，品质可控；并且能够提高生产的效率，相对于传统的手动焊接更加稳定。本发明焊接方法较为简单，使金锡焊料tec的焊接工艺易于实现。

附图说明

图1为本发明装置的俯视图；

图2为本发明装置的主视图；

图3为本发明装置的剖面图；

图4为本发明装置的壳体内部的局部放大图；

图5为本发明装置内热电制冷器的局部放大图；

图6为加热台的进气流道中气体流向示意图；

图7为本发明装置的整体结构示意图；

图8为焊接时的装置内部示意图；

图9为进气流道的示意图。

图中：1盖板；2支架；3压板；4固定块；5转接块；6旋转轴；7壳体；8加热台；9进气流道；10力矩弹簧；11压力滑块；12压力块；13电板；14热电制冷器；15气槽，16进气口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-5、图7和图8所示，本发明的一种双面金锡焊料的热电制冷器的焊接装置，包括盖板1、支架2、压板3、固定块4、转接块5、旋转轴6、壳体7、加热台8、力矩弹簧10、压力滑块11和压力块12。

如图1、图2和图6所示，壳体7为凹槽结构，设于加热台8上；壳体7的底部下表面对称设有四个气槽15，焊接热电制冷器14时，激光器管壳置于壳体7内的中心位置，四个气槽15对称分布在激光器管壳的四周，四个气槽15通过一个对称的十字形槽体连通，十字形槽体位于四个气槽15中间；壳体7的底部上表面对称设有多个进气口16，进气口16与气槽15相连通，实现气体从激光器管壳四周均匀进入壳体7内；壳体7的一个侧面上设置多个调节孔，调节孔沿竖向布置，位于壳体7侧面的中心线上，用于安装固定块4。

如图3、图6和图9所示，加热台8，其内部设有l型进气流道9；进气流道9的一端与外部连通，另一端与十字形槽体的中心连通，实现进气。

如图1和图2所示，支架2固定安装在壳体7的一条边沿的上表面的中心位置；压板3的一端通过旋转轴6安装在支架2上，另一端通过旋转轴6安装在固定块4上，压板3可绕支架2旋转，固定块4可绕压板3旋转，实现压板3的打开；固定块4上设有u型缺口，通过固定栓与u型缺口以及壳体7侧面的调节孔的配合，将固定块固定在壳体7的侧面，且通过调节固定栓在不同调节孔上的位置，实现压板3的高度调节；压板3的中心设有通孔，所述转接块5置于中心通孔内，且转接块5的顶端通过旋转轴6固定在压板3上。

如图1和图2所示，两块盖板1通过旋转轴6对称安装在壳体7的一条边沿上，对称位于支架2的两侧，使盖板1盖在壳体7上，两个盖板1可分别左右旋转以打开或关合；盖板1的中心设有通孔，与压板3的中心通孔相对应，用于放置转接块5；支架2、固定块4与盖板1中心通孔位于同一条直线上。

如图1-图3所示，转接块5为开口的槽体结构，开口向下，转接块5的下端位于壳体7内；力矩弹簧10置于转接块5的槽体内，两端分别与转接块5顶部和压力滑块11连接；压力块12上部设有凹槽，压力滑块11的下部插在凹槽内，压力滑块11的上部位于转接块5内。

焊接双面金锡焊料的热电制冷器14时，激光器管壳置于壳体7内，热电制冷器14置于激光器管壳内，电板13置于热电制冷器14上表面；通过压板3、固定块4、转接块5、力矩弹簧10和压力滑块11的共同配合，使压力块12下压与电板13接触，实现压紧，同时可以通过调节固定块4在壳体7侧面的位置，调节压紧力，从而实现金锡焊料更好的焊接。

针对本实施例的热电制冷器14焊接，具体焊接过程包括以下步骤：

步骤一：首先预热加热台8，打开加热台8的温控仪器，温度预热到100℃；然后把激光器管壳放入装置的壳体7的中心，把带有双面金锡焊料的热电制冷器14放入激光器管壳中，在热电制冷器14上面放一个电板13，再放下压板3，压力块12压在电板13上，旋转固定块4，锁住压板3，压力滑块11通过压缩力矩弹簧10给压力块12一个10n的压力，保证热电制冷器14与电板13和管壳完全接触，保证该压力，然后旋转盖板1至闭合，使整个焊接空间密闭起来。

步骤二：打开装置外部的氮气装置的开关，使氮气进入到壳体7中，使从底部吹出高温的氮气，充满整个焊接空间，持续充氮。使用氮气可以保护tec的金锡焊料，防止tec的金锡焊料氧化，同时预热整个焊接空间，达到预热温度，使加热曲线平滑，不至于过冲。

步骤三：将加热台8继续升温到130℃，10s后热电制冷器14上下表面的金锡焊料完全融化，热电制冷器14的下表面焊接在激光器管壳上，上表面焊接在电板13上。

步骤四：加热台8停止加热，加大氮气流入的流量，使整个装置冷却至室温，金锡焊料冷却，完全固化，完成焊接过程。