阅读说明：本技术 一种螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构 (Big cavity structure of spiro union stress decomposition combination laser seal welding ) 是由 洪肇斌 李凤英 赵玉申 周织建 王传伟 胡子祥 祝先 袁德明 赵凯 汪君 刘琳 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构,包括盒体、主盖板、小盖板、紧固件；所述盒体设置有加强部,所述加强部上设置有带有螺纹的连接孔,所述主盖板上设置有连接部,所述连接部对应所述加强部设置,所述连接部上设置有通孔,所述紧固件穿过所述通孔与所述连接孔螺纹连接,且所述盒体和所述主盖板的外边缘密封连接；所述通孔在远离所述盒体的端部设置有所述小盖板,所述小盖板设置于所述通孔端部并与所述通孔密封连接；采用本发明结构可以显著提高大密闭腔体盖板封焊结构的抗变形能力,降低焊缝处应力水平,从而利于高集成电子设备的高可靠设计。(The invention discloses a large cavity structure for bolt joint stress decomposition combined laser seal welding, which comprises a box body, a main cover plate, a small cover plate and a fastening piece, wherein the main cover plate is arranged on the box body; the box body is provided with a reinforcing part, a connecting hole with threads is formed in the reinforcing part, a connecting part is arranged on the main cover plate and corresponds to the reinforcing part, a through hole is formed in the connecting part, the fastener penetrates through the through hole to be in threaded connection with the connecting hole, and the box body is in sealed connection with the outer edge of the main cover plate; the end part of the through hole far away from the box body is provided with the small cover plate, and the small cover plate is arranged at the end part of the through hole and is in sealing connection with the through hole; the structure of the invention can obviously improve the deformation resistance of the sealing and welding structure of the cover plate of the large sealed cavity and reduce the stress level at the welding seam, thereby being beneficial to the high-reliability design of high-integration electronic equipment.)

一种螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构

技术领域

本发明涉及密闭腔体气密焊接结构技术领域，具体涉及一种螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构。

背景技术

对于越来恶劣的电子设备使用环境要求，在防潮湿、防霉菌和防盐雾等方面的防护要求越来越高。电子设备产品的防护不足直接影响到产品的信号发射与接收、导电、磁导和电磁屏蔽等性能指标。随着电子设备的性能指标、可靠性要求越来越高，部分电子设备还具有长寿命要求，对于裸芯片电子器件或需气密封装的波导类结构等亟需进行良好的防护设计。对于常规的设计主要是进行单一芯片和单一结构进行独立封装或者小模块封装，如此设计会导致需要较大空间和重量，无法满足先进电子产品的小型化高集成要求。为了满足先进电子产品的小型化、高集成、重量轻要求，对于裸芯片和需气密封装的波导类结构进行统一大腔体融合封装设计。因此，大密闭腔体的气密封装问题亟待解决。

目前单一的铝合金盒体与铝合金盖板进行封装气密，由于低气压临近真空状态时大腔体的盖板受力面积较大，整体强度较弱。在低气压环境下承受1个大气压的力，极易导致盖板变形，焊缝开裂。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构，包括盒体、主盖板、小盖板、紧固件；所述盒体设置有加强部，所述加强部上设置有带有螺纹的连接孔，所述主盖板上设置有连接部，所述连接部对应所述加强部设置，所述连接部上设置有通孔，所述紧固件穿过所述通孔与所述连接孔螺纹连接，且所述盒体和所述主盖板的外边缘密封连接；所述通孔在远离所述盒体的端部设置有所述小盖板，所述小盖板设置于所述通孔端部并与所述通孔密封连接。

较佳的，所述加强部设置在所述盒体的中心位置处。

较佳的，所述连接部和所述加强部接触连接形成承力结构。

较佳的，所述盒体的外边缘对应所述主盖体设置有凸台，所述凸台限制所述盒体和所述主盖体连接状态下的相对位置。

较佳的，所述通孔的一端设置有凹槽，所述凹槽配合所述小盖板形状设置，所述小盖板在所述凹槽内密封连接。

较佳的，所述盒体和所述主盖板的外边缘密封连接以及所述小盖板在所述通孔端部的密封连接均采用激光焊接。

较佳的，所述激光焊接采用高频高速焊接方式。

较佳的，所述小盖板的厚度设置为1.2mm～1.5mm。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，采用本发明结构可以显著提高大密闭腔体盖板封焊结构的抗变形能力，降低焊缝处应力水平，从而利于高集成电子设备的高可靠设计；2，采用本发明结构可实现多功能裸芯片和波导类结构进行集成统一气密设计，有利于新一代电子设备产品的小型化、高集成、同协同设计；3，通过承力紧固点的合理设计，借助机械锁紧进行应力分解，可以有效地降低大密闭腔体封焊的焊缝应力值；4，采用封闭式承力结构设计，在增加密闭腔体承力结构的同时，可以提高大密闭腔体的整体刚强度，防止受力变形；5，采用铝合金焊接结合主变形区螺接紧固的方式进行大腔体气密，可靠性较高，同时由于是机械结构封装，可以满足部分电子设备长周期储存要求；6，螺钉紧固处采用所述小盖板与所述主盖板进行激光封焊进行气密封装，在满足气密设计的同时还能进行开孔区域的局部刚强度提升。

附图说明

图1为所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构的外部结构示意图；

图2为所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构的内部结构示意图；

图3为所述盒体的结构示意图；

图4为所述主盖板的结构示意图；

图5为所述小盖板的结构示意图。

图中数字表示：

1-密封腔体；2-盒体；3-主盖板；4-小盖板；5-紧固螺钉。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1、图2所示，图1为所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构的外部结构示意图；图2为所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构的内部结构示意图；本发明所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构包括盒体2、主盖板3、小盖板4、紧固螺钉5；所述盒体2和所述主盖板3连接形成具有密封腔体1的大腔体结构，具体的，所述盒体2设置有加强部，所述加强部一般设置在所述盒体2的中心位置处，所述加强部上设置有带有螺纹的连接孔，对应所述主盖板3上设置有连接部，所述连接部对应所述加强部设置，所述连接部上设置有通孔，所述紧固螺钉5穿过所述通孔与所述连接孔螺纹连接，实现所述盒体2和所述主盖板3在中心位置的连接，且所述盒体2和所述主盖板3的外边缘采用焊接的方式实现密封连接；所述通孔在远离所述盒体2的端部设置有所述小盖板4，所述小盖板4焊接设置于所述通孔端部，从而实现所述通孔的密封设置。故通过所述盒体2和所述主盖板3的密封连接，所述小盖板4在所述通孔上的密封连接，从而实现所述密封腔体1的密封效果。

较佳的，所述连接部和所述加强部形成承力结构，所述连接部和所述加强部端部接触连接时，所述主盖板3未受力完全变形，即所述主盖体处于平整状态。

较佳的，所述盒体2的外边缘对应所述主盖体3设置有凸台，所述凸台用于限制所述盒体2和所述主盖体3的连接相对位置，保证所述盒体2和所述主盖体3的相对位置稳定。

较佳的，所述通孔设置为沉头孔，即所述通孔的一端设置有凹槽，所述凹槽配合所述小盖板4形状设置，从而在所述小盖板4放入所述凹槽内，并在所述凹槽内表面和所述小盖板4密封连接后实现所述通孔密封设置。

所述主盖板3通过所述紧固螺钉5刚性固定于所述盒体2底部的加强筋处；在所述主盖板的螺钉开孔处激光封焊一块圆形的所述小盖板4，以实现所述紧固螺钉5连接位置处的气密封装；为了减小激光焊接时对内部元器件的热影响，所述小盖板4的厚度设计为1.2mm～1.5mm，从而保障在尽可能小的热输入下焊透圆形小盖板；采用激光焊接方式焊接所述主盖板3与所述盒体2，实现整体气密封装。同样，激光焊接过程中采用高频高速焊接方式，在保障激光焊缝强度的同时缩短焊接时间，减少热输入。

本发明的螺接主承力结构应力分解设计，可解决大密闭腔体在低气压受力情况下极易出现盖板薄弱处变形以及焊缝开裂情况。本发明通过整体应力分析进行最大应力变形识别，在盖板变形最大处(几何中心附近)进行螺钉连接锁紧加固，增加承力点的同时提高盖板抗变形能力，从而降低焊缝处应力水平。

对于密闭大腔体结构，最易变形的地方，即刚强度较弱的地方位于封焊大盖板和盒体底面，通过盖板与盒体底面之间设计凸台互联螺钉锁紧结构，形成封闭式承力结构；本发明的封闭式承力结构设计，可以显著提高大腔体结构的整体刚强度，有效地解决大腔体低气压变形问题。

本发明采用6061-4047铝合金通过激光焊接的形式进行气密封焊，其中盒体采用6061材料，主盖板采用4047材料，小盖板采用6061材料；对于不同尺寸结构的大腔体结构，通过优化激光功率和脉冲宽度等参数，并结合本发明的结构形式可有效地实现3.2x10^{- 9}Pa·m³/s的低气压要求，能满足并优于GJB548B的要求。

实施例二

参见图3，用于说明本发明大腔体结构的内部简易加强筋结构，对于长×宽×高设置为155mm×98mm×41mm的所述盒体2仅需在长度方面并排布局2条加强筋以及易变形处设计一个承力凸台，所述承力凸台即为所述加强部，同时在所述盒体2的上端面设计2mm～2.5mm深的主盖板内嵌焊接沉槽，所述主盖板内嵌焊接沉槽即为所述凸台，从而能满足本发明的强度和气密封焊要求，从示意图中可看出盒体内部可预留较大空间用于电子设备的布局，极大提高了大腔体的内部空间利用率。

参见图4，用于说明本发明的所述主盖板3，其中图(a)和图(b)分别所述主盖板3的上侧视图和下侧视图，所述主盖板3的易变形即刚强度薄弱处设计螺钉沉孔结构，所述螺钉沉孔结构即为所述通孔，用于进行沉头螺丝的安装；以及局部圆弧过渡凸台结构设计，所述局部圆弧过渡凸台即为所述连接部，用于所述盒体2与所述主盖板3之间的承力互联，即所述连接部和所述加强部实现封闭承力结构。

参见图5，用于说明本发明的所述小盖板4，所述小盖板4为圆形薄壁结构，通过所述小盖板4与所述主盖板3之间的激光封焊装配可以实现螺接贯穿结构的气密封装。

本发明所述螺接应力分解结合激光封焊的大腔体结构通过在所述主盖板3刚强度较弱处(几何中心附近)增加螺钉连接结构，增加承力点的同时提高所述主盖板3抗变形能力，从而降低焊缝处应力水平，从而有效解决密闭大腔体结构的低气压受力变形开裂问题，有利于新一代电子设备高集成、高可靠、大协同设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。