Статья

Области применения импульсной лазерной сварки

Наиболее широко точечная лазерная сварка применяется для соединения элементов микроэлектроники и приборостроения, обработки тонкостенных деталей средних размеров, изготовления изделий с небольшой глубиной проплавления.

В элек­тро­нике и при­бо­ро­стро­е­нии точеч­ная лазер­ная сварка обычно исполь­зу­ется для обес­пе­че­ния меха­ни­че­ского и элек­три­че­ского соеди­не­ния тон­ких про­вод­ни­ков между собой или к печат­ной плате, к тон­ко­пле­ноч­ным эле­мен­там гибрид­ных мик­ро­схем, для соеди­не­ния кон­цов тер­мо­пар и т.п. Очень высока эффек­тив­ность сварки тон­ких про­во­лок из раз­но­тип­ных мате­ри­а­лов: никель хром, воль­фрам-никель, пла­тина-родий и др.

1 из 4
2 из 4
3 из 4
4 из 4

Импульс­ная лазер­ная сварка про­вод­ни­ков к тон­ко­пле­ноч­ным эле­мен­там мик­ро­схем – очень пре­ци­зи­он­ная тех­но­ло­ги­че­ская опе­ра­ция. Толщина таких эле­мен­тов из меди, хрома, никеля, золота или дру­гих эле­мен­тов лежит в пре­де­лах 0,3…1 мкм. Эти эле­менты нане­сены на под­ложки из ситалла, стекла или кера­мики. Прово­лоч­ные про­вод­ники имеют диа­метр 30…80 мкм и выпол­нены обычно из золота, никеля, меди и дру­гих метал­лов. С помо­щью импульс­ного лазер­ного излу­че­ния обес­пе­чи­ва­ется доста­точно надеж­ное меха­ни­че­ское и элек­три­че­ское соеди­не­ние сва­ри­ва­е­мых эле­ментов.

Харак­тер­ным при­ме­ром исполь­зо­ва­ния точеч­ной импульс­ной сварки явля­ется соеди­не­ние выво­дов обмотки якоря с кол­лек­то­ром элек­тро­дви­га­теля малой мощ­но­сти. При этом мед­ные про­во­лоч­ные выводы ∅0,08…0,3 мм укла­ды­ва­ются в соот­вет­ству­ю­щий паз в кол­лек­торе из меди. Исполь­зо­ва­ние лазер­ного излу­че­ния для сварки дало воз­мож­ность обес­пе­чить соеди­не­ние выво­дов с кол­лек­то­ром без пред­ва­ри­тель­ного уда­ле­ния изо­ля­ции. Для полу­че­ния проч­ного соеди­не­ния энер­гию излу­че­ния необ­хо­димо уве­ли­чить при­мерно на 10% по срав­не­нию со свар­кой зачи­щен­ных выводов.

В при­бо­ро­стро­е­нии лазер­ная точеч­ная сварка при­ме­ня­ется, если сва­ри­ва­е­мые детали не несут зна­чи­тель­ных нагру­зок. Основ­ная цель такой сварки – обес­пе­чить фик­са­цию одной детали отно­си­тельно дру­гой. Из-за малых раз­ме­ров в этом слу­чае не при­годны тра­ди­ци­он­ные методы фик­са­ции с помо­щью штиф­тов, шпо­нок, поса­док с боль­шим натя­гом. Типич­ные при­меры таких соеди­не­ний – фик­са­ция дета­лей типа вала и втулки по торцу, фик­са­ция зуб­ча­тых колес на оси в точ­ных при­бо­рах (напри­мер, часах), пред­ва­ри­тель­ная сварка (при­хва­ты­ва­ние) соеди­ня­е­мых дета­лей перед даль­ней­шей шов­ной лазер­ной свар­кой или свар­кой дру­гими мето­дами.

Например, точечная сварка элементов узла часового баланса заключается в соединении стальной спиральной пружины сечением 1x0,2 мм к стержню диаметром 2,5 мм и высотой 1 мм. Применение лазерной сварки улучшило качество изготовления узла баланса, что позволило снизить максимальную суточную погрешность часов более чем в 2 раза.

Шовная сварка импульс­ным излу­че­нием при­ме­ня­ется в основ­ном для гер­ме­ти­за­ции изде­лий неболь­ших раз­ме­ров в тех слу­чаях, когда теп­ло­под­вод дол­жен быть строго огра­ни­чен. Так, напри­мер, шов­ная сварка при­ме­ня­ется в про­из­вод­стве квар­це­вых резо­на­то­ров в том числе для наруч­ных часов. Этот вид сварки пол­но­стью заме­нил преж­нюю тех­но­ло­гию гер­ме­ти­за­ции кор­пу­сов пай­кой. При пайке брак состав­лял 80%, так как не удо­вле­тво­ря­лись тре­бо­ва­ния ста­биль­но­сти ваку­ум­ной плот­но­сти и сте­риль­но­сти про­цесса. Харак­те­ри­стики при­бо­ров выхо­дили за пре­делы тех­ни­че­ских усло­вий из-за при­сут­ствия оста­точ­ного флюса. Исполь­зо­ва­ние про­цесса шов­ной сварки импульс­ным лазер­ным излу­че­нием для гер­ме­ти­за­ции квар­це­вых резо­на­то­ров повы­шает выход год­ных изделий на 34%.