綠光激光器用于激光微焊接
導線連接至金屬化焊盤/端子
連接實心類和扭絞類導線是電力電子的另一種常見端子配置。通過將激光合適定位到導線尖部和焊盤上,可以將導線有效焊接到焊盤上。從圖6可以看出,焊盤本身沒有熱效應。
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圖6 焊盤本身沒有熱效應
如圖7所示,扭絞導線也具有高度的可焊接性。焊接扭絞導線的關鍵是保持尖部以確保扭絞導線密切壓實。通過壓實、電鍍浸入或短距離透焊至絕緣層等方法來實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接。
圖7 扭絞導線也具有高度的可焊接性
并排的方形端子連接至圓形導線
由于不同連接物的幾何形狀和端子形狀等因素,激光的靈活性顯得極其重要。圖8顯示了矩形橫截面鍍金銅連接器與鍍銀銅導線之間的焊接。采用搭接配置進行焊接,導線與端子的位置關系顯示了端子的導線圓形和方形邊緣之間的一些差異和間隙。由于激光能量可受控并能被持續(xù)吸收,使得兩個部件能被可靠地焊接在一起。
圖8 矩形橫截面鍍金銅連接器與鍍銀銅導線之間的焊接
扁平線連接至扁平引線框
對于大批量生產(chǎn),在引線框上焊接多個連接的關鍵之處是質(zhì)量和速度。作為一種非接觸式工藝,激光焊接本身就可實現(xiàn)大批量制造。它可以根據(jù)動作設計在每秒執(zhí)行許多焊接任務。圖9顯示了扁平導線焊接到銅質(zhì)引線框。
圖9 扁平導線焊接到銅質(zhì)引線框
微型鋰離子/聚合物電池連接對于要求低于50mAh的無線產(chǎn)品、智能卡或射頻標簽等應用的電源應用,一般使用鋰離子或聚合物鋰電池技術。在這些應用中連接電池端子,存在許多特殊的挑戰(zhàn)。各個端子均采用銅和鋁制造,但這兩種材料在焊接時都存在問題。端子材料也十分薄,有時低于0.001英寸。在一些應用中使用超聲波焊接,不過激光焊接也是一種選擇,可能特別適合于將端子連接到PCB金屬化焊盤。圖10顯示了激光將薄銅和鋁焊接到鍍金銅焊盤上的幾個視圖。
圖10 激光將薄銅和鋁焊接到鍍金銅焊盤上的幾個視圖
異種材料間的微焊接
當焊接具有不同吸收率的材料時,吸收性強的材料會出現(xiàn)過度加熱的現(xiàn)象,因此造成過多飛濺和孔洞。通常采用以某種材料為主的方法來解決這一問題。但是,對于小部件,這種措施可能不充分,因為即使是最小的吸收不平衡也會造成過熱焊接。在532納米波長時,兩個部件的反射率更加接近,因此焊接能量平衡更加一致,大幅提高了可焊接性。圖11顯示了兩種差異性較大的材料之間的縫隙焊接。
圖11 兩種差異性較大的材料之間的縫隙焊接
大批量微焊接銅的可行方法
對銅等導電材料的微焊接比較困難,但是激光焊接可以提供一種十分有用的非接觸式連接方法,是專門針對自動化而設計的。過去,銅在1064納米波長的反射率一直是實施激光焊接的一個障礙。由于使用532納米的綠色Nd:YAG激光焊接器,這種障礙已經(jīng)清除,提供了大批量微焊接銅和其它導電材料的一種可行方法。
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