[发明专利]具有摩擦搅拌焊缝的组件、设备、其前体和相关方法

说明书

本申请公开了具有摩擦搅拌焊缝的组件、设备、其前体和相关方法。描述了：包括摩擦搅拌焊缝或用于形成摩擦搅拌焊缝的接合部的设备和组件(例如，装置的前体)，该设备包含形成可以产生摩擦搅拌焊缝的接合部的两个金属部件；以及用于制造如上所述的设备、组件、接合部或摩擦搅拌焊缝的方法。

技术领域

本发明涉及包括摩擦搅拌焊缝的电子设备、以及这些设备的前体，诸如包含两个金属部件的组件，所述两个金属部件形成可在其上产生摩擦搅拌焊缝的接合部，还涉及用于在接合部上产生摩擦搅拌焊缝的方法。

背景技术

诸如数据存储设备(例如，硬盘驱动器或HDD)、固态存储器、微电子设备和计算机(例如，个人计算机、手机、平板设备、笔记本电脑等)的电子设备涉及无数的现代活动。我们对这些设备的依赖性不断提高，这些设备的性能要求(诸如它们的速度和可靠性)也在不断提高。

为了提高许多类型的先进电子设备的可靠性，这些设备的许多电子功能部件被放置在可以封闭或密封以便防止湿气、气体和颗粒接触这些部件的外壳内。例如，与电子设备的功能特征接触的水分可能由于水分沉积到设备的电子功能表面上或通过引起腐蚀而导致性能问题。一些设备外壳包括过滤器或干燥剂，以便捕获外壳内部的颗粒和水分，或防止水分或颗粒进入外壳。

其他设备外壳可以被更紧密地密封，例如气密密封，以便防止基本上任何量的气体进入或离开外壳的内部。可选地，一些高级电子设备(例如，硬盘驱动器)的外壳可以被气密密封并且填充有非空气气氛，例如低密度气氛，作为改善设备性能的方式。例如在低密度气氛中操作硬盘驱动器有各种好处，氦气是低密度气氛的一个具体例子，可用作空气的替代。硬盘驱动器(HDD)中的低密度气氛(相对于空气，例如氦气气氛)能减少影响旋转盘或紧密间隔的旋转盘的堆叠的阻力的量。减少的阻力量能显著减少导致盘或盘堆叠旋转所需的功率量。而且，低密度(例如氦气)气氛能减少在使用期间在旋转盘和盘悬架中发生的不希望的非旋转运动或“颤动”的量。减少盘或盘悬架的不希望的运动可以允许盘堆叠的相邻盘更紧密地放置在一起，这通过实现更窄的数据轨道间距从而增加了面密度(可以存储在盘表面的给定区域上的信息位数量的度量)。氦气的有效热传导还可以允许降低设备的操作温度，并且更低密度的气体(相对于空气)可以产生更少的声学噪声。由于降低了湿度、其他腐蚀性气体和污染物的水平，并且由于气氛对高度和外部压力变化的敏感性降低，因此在密封外壳中包含氦气的硬盘驱动器的可靠性也能得到提高。

设计成气密密封的电子设备必须包括一个外壳，该外壳能以有效、高效和可靠地产生持久的气密密封的方式组装和气密密封。

发明内容

摩擦搅拌焊接是一种已知可用于焊接金属的各种应用的技术。参见例如美国专利号8,016,179和9,536,572，这些文献的全部内容通过引用并入本文。然而，已知摩擦搅拌焊接技术具有限制，并且应理解为并非对于需要在分离的金属部件之间进行焊接的所有情况必定有效或高效。摩擦搅拌焊接技术可以最有效和最可靠地用于将两个具有一定的最小厚度的金属部件焊接在一起，例如各自具有最小厚度的两个金属部件，并且两个金属部件具有稍微类似的厚度。摩擦搅拌焊接不一定能可靠或成功地用于将两个厚度太薄的金属部件焊接在一起，或者将具有相对薄的尺寸的第一金属部件与具有相对较大厚度的第二金属部件焊接在一起。

此外，即使在使用摩擦搅拌焊接通常是合适的情况下，摩擦搅拌焊接步骤也可能产生可能包含缺陷的焊缝。摩擦搅拌焊接的一个常见缺陷是“虫孔”缺陷，其是细长的空间或隧道状开口或通道，其沿着焊缝根部附近的摩擦搅拌焊缝的长度延伸，并且可以由在焊接材料时该位置的材料混合不充分引起。虫孔缺陷对于实现气密密封可能是有害的。可以调节用于产生摩擦搅拌焊缝的工艺控制(诸如摩擦搅拌工具的旋转速度、工具沿焊缝长度的平移速度、以及工具施加在工件中的向下压力)以便试图防止虫孔缺陷的形成。尽管如此，在焊缝形成期间“搅拌”摩擦搅拌焊缝的材料的特征(这是摩擦搅拌焊接过程的隐含特征)使得这种形式的焊缝易于形成虫孔缺陷。