脈沖Nd: YAG激光器和脈沖CO2激光器或者數(shù)百瓦平均功率的連續(xù)CO2激光器(二氧化碳激光器的原理及分類)均可進行縫焊。激光縫焊可分為脈沖激光縫焊和連續(xù)激光縫焊。
一、脈沖激光縫焊
脈沖激光縫焊中最重要的一種是脈沖激光密封焊接。
對于一些可靠性和穩(wěn)定性要求較高的零件,特別是微電子器件,如IC電路塊、密封性繼電器、石英晶體等器件的外殼、航空儀表中的某些零件等,需要進行密封焊接。這類焊接要求氣密性在10-mL/s以上,壓強在2.4 x10'N/cm2以上,采用一般方法難以達到要求。采用脈沖激光縫焊,則具有氣密性高、強度大、成品率高及易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。
1.激光密封焊接方式
圖3-11所示為脈沖激光齊縫焊,圖3-12和圖3-13所示為脈沖激光搭接焊和重疊接縫端焊,圖3-14所示為脈沖激光重疊穿透焊。
2.光斑重疊度與密封深度的關系
以齊縫焊為例,由于脈沖激光焊接焊點熔化區(qū)的空間形狀呈錐形,當光斑的間距1大于光斑
在金屬下面的熔融直徑h時,密封深度d小于金屬片厚d。當兩光斑之間的間隔1小于或等于光斑在金屬下表面的熔融直徑h時,其密封深度等于金屬的片厚。
3.密封深度與焊縫強度的關系
在要求氣密性較高的電子組件和儀表的密封焊接中,焊接時注意以密封為主,密封深度則不是考慮的主要因素。但是對航空儀表中某些零件的密封焊接,不僅要求密封性高,而且還要求焊縫的強度大。因此,密封深度和焊縫的金相組織成為考慮的主要因素。一般 說來,焊縫深度越大,焊點重疊度要求越大,焊縫強度也越大。
4.脈沖重復頻率的選擇
在脈沖重復頻率高的激光焊接中,焊接能力不僅與每個時空的能量有關,而且也與平均輸出功率有關。平均功率水平?jīng)Q定了單位時間內(nèi)焊點的數(shù)目及焊接速度,一般焊接速度越低,激光脈沖能量越大,則焊接深度越深。為了使脈沖激光焊接在工業(yè)生產(chǎn)中有使用價值,必須提高激光焊接速度,其關鍵在于提高脈沖重復頻率,提高器件的平均功率水平。激光密封焊通常采用脈沖重復YAG激光器,但也有采用脈沖CO2激光器的,目前已有用于密封焊接的YAG激光器,平均功率大于500W,脈沖重復頻率達300Hz,縫焊速度大于3.5m/ min。
(1)集成電路的密封焊接氣密性 要求高的集成電路塊,有的采用陶瓷底座。激光將集成電路管芯密封在金屬殼內(nèi)。金屬殼厚為0.3mm左右,金屬殼和嵌在陶瓷內(nèi)邊框的材料為可伐合金。采用脈沖重復YAG激光器,聚焦斑尺寸為0. 6 ~0.7mm。光斑重疊度為光斑直徑的一半, 用三種焊接方式進行工藝實驗,其焊接參數(shù)列于表3-5。檢測表明,激光密封焊接集成電路的氣密性最大可以達到10”'mL/s,比原來要提高幾個數(shù)量級。
(2)微型繼電器的密封焊接這種 器件的外殼一般 是金屬沖壓件,其材料種類較多,有黃銅、青銅、可伐鍍銀及兩種不同材料的組合,形狀大小也各不相同。以往這類外殼的焊接大多采用錫焊,強度低,氣密性差;利用脈沖重復YAG激光齊縫焊接方式進行焊接,焊接強度大為提高,氣密性可達到良好的效果。







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