激光微型焊接铜材料技术

为了实现电接触而连接导电零件是最常见的焊接应用之一。它遍及几乎所有的工业应用场合，如汽车、电气和电子设备，以及医疗设备。所采用的连接技术需要综合考虑到成本、焊接性能以及产量。随着零件尺寸不断缩小以及性能要求的逐步提高，一切传统的连接技术，如压接、热焊接和钎焊都不再适用。相比之下，定位焊接凭借着焊点完整、牢固且传导性能良好等优势，很快成为必备的标准焊接技术。 首选的材料是铜，因为它能够有效地传导能量和传输信号。铜的材料特性使它非常适合作为导体，但是很难被焊接。此外，由于零件尺寸变小，接点已经达到“微型焊接”尺寸，这样，焊接的难度就更大了。 铜的微型焊接给这些小型导电零件的热平衡控制带来巨大的挑战——因为必须要保证焊接的质量，同时确保不会过热或者受热不足。制造商们能否同时满足这些要求呢？是的，利用波长为532 nm的绿色激光焊机就能够实现。在讨论目前各种可选的焊接技术以前，我们先定义一下微型焊接：微型焊接是两种材料的接合，其中至少一种材料的厚度小于0.02英寸。目前可选的技术包括：超声波焊接技术，电阻焊接技术和激光焊接技术。 超声波焊接技术是一种有效的焊接技术，被用来连接铜板和其他零件；然而，这是一个机械连接的过程，它受限于零件的机械力、接口特点、接点的几何形状，以及不同零件的形状组合。 电阻焊接技术是一种切实可行的技术，但是，它受到接点形状的限制，并且需要购买小型传导电极，还需要维护。 因为超声波焊接和电阻焊接两种技术都需要与零件直接接触以产生接点，总的焊接时间等于制动周期加上焊接时间。对于大规模制造业来说，这意味着大量的时间延迟。 与此相反，激光焊接是一个非接触的加工过程，只需要单向加工。它能够加工很小的面积，焊接各种不同形状的零件。看起来似乎很适合铜材料的焊接，但是，这里还有一个问题。在波长1064 nm处，铜材料的反射率大于90%。因此，为了克服初始反射率高的问题，就需要很大的功率密度。一旦激光接触到材料，材料开始熔化，反射率就会迅速下降。初始时所需要的功率密度远大于焊接时所需要的功率，导致材料过热蒸发，在焊点处孔隙率过高，或者形成一个空洞。