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绿光激光器用于激光微焊接

导读: 激光焊接是一种非接触式工艺,只要求单侧接近操作。在极小的连接区域内,这种技术十分有用。它可以用于焊接不同形状的部件、不同的连接几何形状以及异种材料。

  连接导电部件以实现电气接触是最老、最普遍的连接应用之一。由于几乎每个工业中都要用到连接技术,因此,对成本、连接性能和体积的要求推动了相关技术的发展。

  部件微型化的趋势仍在继续,连接器的排线厚度和导线直径降至0.004英寸,由于连接阻力高、连接可靠性以及使用寿命问题,压接、熔接和铜焊接技术等传统工艺变得不太可行了。相比之下,可以提供卓越的连接完整性、使用寿命和导电性能的焊接方式成为要求的标准。在连接两种材料的情况下,如果其中至少有一种材料的厚度小于0.02英寸,那么需要“微焊接”技术。

  铜是一种典型的可选材料,可通过微焊接以连接导电部件,因为它具备有效传导电能和传输信号的卓越能力。然而,铜作为一种导体的优良选择,具有极高的热传导性能,会快速地将热量从焊接接头处扩散,使其很难维持热平衡并进行可靠的焊接。由于业界内的趋势是提高生产速度、降低部件尺寸以及焊接异种材料和异种导体横截面积,这使铜快速传导热量的特点成为微焊接中的难题。如何控制这些小型和高导电性部件的热平衡,同时确保不会过热或者加热不足?解决这一问题的一种方式是使用532纳米(nm)或绿光波长。

  传统微焊接技术的优缺点

  微焊接可通过几种方式完成:超声波焊接、电阻焊和激光焊接。每种焊接都有其优缺点,每种焊接均能在某种不同程度上满足微焊接的要求。

  超声波焊接:非常适合板材类焊接,但会使生产速度降低。

  超声波焊接(图1)利用振动能量在连接界面上进行焊接。由接触顶部部件的超声波发生器或焊头提供传递到界面的振动能量。焊头以每秒成百上千次的频率振动,运动振幅位于0.0005至0.004英寸之间。部件的下侧有“底砧”支持,底砧可以是静态的,也可以是振动的。

超声波焊接

图1 超声波焊接

  施加力量下的振动作用在焊接界面上造成不均匀表面的塑性变形,从而导致形成高度密切的接触和金属原子扩散。由扩散形成连接,连接处没有熔化。部件产生一些变形或变薄,但是可以正常控制。通过焊头的摩擦来维持焊头与部件之间的接触,通过焊头上的压花纹加强摩擦。

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