[发明专利]焊接由高温下稳定的聚合物材料制成的两个不透明元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于焊接两个由高温下稳定的聚合物材料制成的不透明元件的方法，该方法包括下述步骤：

-制备由高温下稳定的聚合物材料制成的下部元件，并且以下述方式为其添加碳粉：该下部元件相对于可见光辐射是不透明的并且能够吸收激光辐射；

-制备由高温下稳定的聚合物材料制成的上部元件；

-利用穿过该上部元件并且在该上部元件和该下部元件的界面实现焊接的激光辐射激光焊接该下部元件和该上部元件。

本发明还涉及由高温下稳定的热塑性材料制成的元件的组件和包括这种组件的整流器(power converter)的封装设备或外壳(casing)。

背景技术

在已知的整流器中，整流器的封装设备或外壳包括多个由聚合物材料制成的元件的组件，这些组件利用形成粘性和紧密接合的材料，例如硅酮组装在一起。举例来说，这些元件被组装在一起形成保护盖，在该盖的厚度中包括有用于冷却能量转换器的管道。该整流器可以耐受基本高于250℃的温度，但不允许任何热漂移(thermal drift)。因而，该管道具有热交换流体或冷却液体，例如流经它们的水和二醇的混合物。

但是为了确保外壳元件之间的长期完全紧密接合，由于其物理和化学特性的缘故，用粘接剂接合是不能令人满意的。因此，导致冷却液体泄漏并可能引起整流器短路的问题。

为了克服这些缺点，理想的解决方法就是将这些聚合物材料的元件彼此焊接起来。因而，由于焊接这些元件会导致在组装区中材料连成一体并因此与被组装元件具有相同的物理和化学特性的聚合物材料接合处，这些元件之间的组装区将会完全紧密。

但是，激光焊接由高温下稳定的聚合物材料制成的两个不透明元件会出现问题：这是因为必需确保激光辐射穿过元件之一并在这两个元件之间的界面上实现焊接，且不会改变聚合物材料的电、机械和化学特性。

文献WO-2006/085643公开了一种用于焊接两个聚合物材料元件的方法，该元件之一被制作成相对于可见光辐射和激光辐射是不透明的，而另一个则通过添加蒽醌类着色剂(colorant)被制作成相对于可见光辐射是不透明的而相对于激光辐射是透明的。这种着色剂允许工业聚合物的焊接，这些聚合物具有低于着色剂降解温度的熔点和工作温度，其中所述降解温度是从250℃开始出现的。这种焊接方法不适于工作温度非常高，特别是300℃以上的聚合物的焊接。

发明内容

本发明的目的之一是通过提出下述方法来克服上述问题，该方法用于焊接两个不透明的元件，其中在两个元件之间的界面执行所述焊接，并且不会改变元件材料的特性。

为此，本发明涉及上述类型的方法，其中通过向聚合物材料中添加颜料(pigment)，在其制备期间，上部元件被制作成相对于可见光辐射是不透明的和相对于激光辐射是透明的，该颜料是不改变聚合物材料性质的矿物类颜料或有机类颜料，相对于激光辐射是透明的并且具有高温稳定性。

根据本方法的其它特征：

-在激光焊接期间上部元件和下部元件彼此压靠；

-下部元件和上部元件的聚合物材料以及添加到上部元件中的颜料在至少250℃的温度下是稳定的；

-下部元件和上部元件的聚合物材料属于下述族，该族包括：

-聚醚酰亚胺；

-诸如聚砜、聚醚砜及其它衍生物之类的具有砜键的热塑性塑料；

-聚醚醚酮；

-亚苯基聚硫化物；

-聚碳酸酯；

-通过混合上述成分或使上述成分发生共同反应得到的配制物；

-该颜料是钴和铝的氧化物(Al₂O₃，CoO)或单独的钴氧化物(CoO)或磷酸钴(Co₃(PO₄)₂)或锰紫；

-激光源在组装两个元件的组装区上方移动以便通过该激光源发射出的激光辐射在该组装区上通过，并且

-混合到制作下部元件的聚合物中的碳粉是微米级碳粉(micrometriccarbon powder)。

本发明还涉及一种由高温下稳定的热塑性材料制成的元件的组件，其包括多个聚合物材料元件，这些聚合物材料元件相对于可见光辐射是不透明的并且具有高温稳定性，其中至少一个元件包括添加到聚合物材料中的颜料，该颜料是不改变聚合物材料性质的矿物类颜料或有机类颜料，相对于激光辐射是透明的并且具有高温稳定性。

根据该组件的其它特征：

-元件之间的组装区是紧密的；

-该组件的是电绝缘的；并且