激光软钎焊在微电子焊接领域的应用及发展

随着现代电子技术的高速发展，微电子焊接领域对工艺可靠性及焊接质量要求相对更高。同时，产品结构精密程度增加、自动化生产要求及加工质量提升给传统微电子焊接工艺带来了更多考验。激光软钎焊作为一种新型微电子连接工艺在很多电子领域已成熟应用，相较于传统工艺方式，其非接触式、精准温控加热的焊接工艺特点在很多工艺场合有着明显优势。本文介绍了激光软钎焊工艺的基本原理，并与传统软钎焊形式进行对比，简单介绍了常见的三种激光软钎焊形式及相关工艺特点，列举了激光软钎焊在不同电子封装领域的应用情况及工艺优势。同时，还介绍了激光软钎焊中典型的焊接缺陷形式和当前激光软钎焊工艺难点。     

激光软钎焊的研究现状及发展趋势

激光软钎焊技术在微电子焊接和封装方面具有重要的应用价值.阐述了激光软钎焊的原理,简要介绍了CO2激光、YAG激光及半导体激光软钎焊系统各自的工艺特点,分析了各种激光软钎焊方法的不足及需要进一步研究解决的问题,并对激光软钎焊的发展趋势进行了分析预测.特别是解决了激光软钎焊的激光实时监控、焊点缺陷实时检测、焊接智能化等技术问题后,将会得到更为广泛的应用.     

各种产品的焊接

MIG电弧钎焊在汽车车身覆盖件上的应用；浅析汽车混流柔性焊接生产线制造技术；激光拼焊板技术在汽车车身制造中的应用；激光焊接在改变汽车变速箱齿轮工艺结构上的应用；电阻点焊在制造汽车座椅上的应用[英].     

激光钎焊及激光填丝熔焊在北京奔驰焊接中的应用

从设备应用及质量调整等方面介绍了激光钎焊及激光填丝熔焊在北京奔驰白车身上的应用。开发了一套完善的激光钎焊及填丝熔焊接系统,激光源选择TRUMPF公司开发的TruDisk系列激光源,激光工作头选用SCANSONIC公司开发的ALO3系列,并选配Weldeye系统对焊接过程进行监控记录;设计了一套基于ALO3激光工作头的工艺调试办法和参数设计,介绍焊接姿态、焊接参数以及焊接轨迹的设计;总结裸眼判断焊缝质量的方法,列举了单边连接不良、熔深以及气孔等几种常见的焊接缺陷以及优化方法。结果表明,激光钎焊及激光填丝熔焊焊接质量良好且长期稳定,废品率低。     

铝/钛异种金属激光/激光-CMT复合熔钎焊工艺及其组织与力学性能

选用5A06铝合金和Ti6Al4V钛合金为母材,ER4047焊丝和粉状Nocolok钎剂为填充材料,采用激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊两种焊接方法,并对两种焊接接头的微观组织和力学性能进行对比分析.结果表明,激光熔钎焊与激光-CMT复合熔钎焊在合适的焊接工艺下均容易获得连续、稳定的焊接接头.铝/钛激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊缝中部组织均为α-Al固溶体和Al-Si共晶组织.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊均在钛合金上表面处界面反应层最厚,其厚度分别小于10和6μm.激光熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为锯齿状,激光-CMT复合熔钎焊焊缝偏钛侧界面主要为层片状.激光熔钎焊和激光-CMT复合熔钎焊焊接接头均断裂在焊缝区,焊接接头平均抗拉强度分别为252和209 MPa,激光熔钎焊比激光-CMT复合熔钎焊接头抗拉强度高20%,而激光-CMT复合熔钎焊比激光熔钎焊焊接效率提升约1.5倍.     

激光焊接在白车身上的应用现状

以北京奔驰装焊车间为背景,介绍激光焊接系统的组成及北京奔驰常用的激光焊接技术:激光飞行焊、激光钎焊、激光填丝熔焊。对比分析激光飞行焊与传统点焊技术的优缺点,结果表明,激光飞行焊接在时间效益、焊缝质量、智能化自动化、设备稳定性甚至经济效益方面都优于传统电阻点焊。对比了激光填丝熔焊、激光钎焊与目前先进的CMT电弧焊、CMT钎焊+,结果显示激光填丝熔焊焊接质量及速度均优于CMT电弧焊;激光钎焊的焊接质量优于CMT钎焊+,但焊接速度上未见明显优势;激光填丝熔焊及钎焊设备稳定性及经济效益上均低于CMT弧焊及钎焊,需要进一步发展。     

镀锌板三光点激光钎焊工艺研究

采用三光点光纤激光器对镀锌钢板进行钎焊工艺研究,焊丝为CuSi_3。对激光钎焊工艺参数离焦量、焊接速度、激光功率进行正交优化试验,得到最佳工艺参数。然后对单光点与三光点钎焊进行对比试验,对焊缝外观及抗拉强度进行综合评价。对比研究结果表明,三光点激光钎焊相对于单点激光钎焊得到的焊缝更加平整一致,焊缝强度最大达到325 MPa。通过电子显微镜分别对单光点、三光点激光钎焊焊缝界面进行分析,结果表明,三光点钎焊的焊缝晶粒更加细化,有利于提高钎焊接头强度。     

钎焊及其设备

LD31铝合金电刷镀SnPb钎料合金软钎焊；Ti对金属间化合物增强陶瓷钎焊接头组织与性能的影响；半导体激光焊接系统的特点及萁在无铅软钎焊中的应用；锌铝合金钎焊接头组织结构研究；Sn-3．5Ag 0．6Cu合金对铜引线的钎焊性研究。     

激光钎焊在汽车行业的焊接应用

介绍了激光钎焊的工业应用以及激光钎焊的技术特点。结合后行李箱激光钎焊工业化实例,建立了激光钎焊的数学模型,初步研究了焊接参数的理论基础及原理,同时结合部分实际缺陷,分析了其产生机理,对激光焊接的工业化集成有重要的参考意义。     

焊接热过程和冶金过程

异厚度铝合金薄板激光拼焊温度场数值模拟；6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟；Fluent在焊接模拟中的应用；磨机简体盖面层焊接温度场、应力场三维有限元分析；电子束钎焊技术及有限元分析管板接头温度场[编者按]     

激光焊接技术在一汽-大众白车身焊接中的应用

介绍了激光焊接技术在一汽-大众各种车型白车身焊接上的应用,不仅提高了车身防腐性能,而且使车身强度提高30%,极大地提高了生产效率,确保车身制造精度高,又保证了汽车车体的美观,同时减轻了车身质量。重点论述了激光焊接的基本原理和各种焊接方式的特点及焊接接头形式,激光熔焊及激光钎焊特点,激光焊系统基本组成结构和焊接参数规范的选择。分析了激光焊缺陷的种类及影响激光钎焊质量的因素,介绍一汽-大众激光焊质量检测的手段和方法及评价标准、激光焊的安全防护措施及其发展趋势。     

汽车生产用激光钎焊系统设计

随着汽车工业的发展以及人们需求的不断提高,节能、安全、环保成为汽车技术的三大主题,而激光加工工艺的发展对解决汽车节能、安全和环保具有重要的意义。激光以其光束能量密度高、热影响区域小、焊接速度快、深宽比大和变形小等优点,在白车身制造领域得到广泛应用。近几年,伴随着我国逐渐迈向汽车产销大国的步伐,激光焊接这一前沿技术已相继出现在国内主流汽车企业的生产线上,而其中又以激光钎焊的应用最为广泛。在此以某量产车型的行李箱盖激光钎焊为例,结合其工艺特点,系统介绍激光钎焊系统的设计方案,并着重分析了主要核心设备的技术特点。     

激光钎焊及其在表面组装技术中的应用

介绍了激光钎焊的机理、激光钎焊热源的种类、激光钎焊在表面组装技术中的应用,并讨论了表面组装技术中激光钎焊的国内外研究现状.通过综合分析指出:激光钎焊方法具有其他再流焊方法不可比拟的优点,局部加热使得在高密度基板上钎焊热敏感和吸热元器件成为可能,并可以减少焊点间的桥连;而快速加热、快速冷却可以在钎焊时产生良好的显微组织从而提高焊点的抗疲劳性能,因而激光钎焊技术在微电子焊接领域应用前景广阔.半导体激光的波长短、电光转换效率高、结构紧凑、维护简单,必将成为激光钎焊今后的主要发展方向.     

半导体激光焊接系统的特点及其在无铅软钎焊中的应用

分析比较了固体激光软钎焊系统和半导体激光软钎焊系统的优缺点，介绍了采用半导体激光器作为热源用于无铅软钎焊的工艺特点和钎焊机理、激光参数对软钎焊焊点质量的影响因素，以及半导体激光软钎焊技术的应用和发展趋势。     

金刚石锯片焊接技术的研究

本文简要回顾了金刚石锯片焊接的发展历程，较详尽的综述了目前流行的向种焊接方法，并对各种焊接方法的特点进行了评价。主要讨论了钎焊技术的应用特点，研究了钎焊工艺过程对焊接结果的影响，指出了钎焊温度、保温时间与接头抗剪强度的关系，简要阐述了一系列专用钎料的性能以及选择要点。本文认为进一步改进金刚石锯片接用钎料是满足目前工业生产的主要手段，加强激光焊接技术的研究是实现金刚石锯片焊接强度跨越式发展的重要措施。     

镀锌板激光钎焊温度场的数值模拟

以镀锌钢板为母材,以CuSi3焊丝为钎料,进行了单、双光束激光钎焊实验．在分析单、双光束激光填丝钎焊传热行为的基础上,采用有限元方法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,提出了激光填丝钎焊热源模型．采用体热源来模拟熔化钎料铺展流动引起的传热,模型考虑了热物性参数随温度的变化带来的非线性影响以及潜热、辐射和对流对传热的影响．对典型激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明：单光束激光钎焊有较高的温度梯度,而2mm焦点间距的双光束钎焊接头峰值温度和温度梯度低,高温区域宽,更适合于获得良好的钎焊接头．     

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术研究进展

铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术具有能量密度高、升温和冷却速度快、熔化位置控制精确、焊后变形小、自动化程度高等优势，特别适用于汽车制造行业。从铝合金与钢界面润湿铺展、界面微观调控、熔钎焊接头性能评价三个方面对国内外铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术的研究成果进行了综述，重点介绍了金属镀层、钎剂、母材热场对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面润湿铺展的影响，归纳了界面热场、辅助能场、坡口面角度、合金元素对铝合金与钢激光熔钎焊过程中的界面微观调控作用，总结了铝合金与钢激光熔钎焊接头性能的评价方法。并指出优质、高效、高可靠的铝合金/钢异种金属激光熔钎焊技术仍需要解决以下四方面的问题：钢母材表面钎料润湿铺展的精准可控；铝合金/钢激光熔钎焊界面反应的精确可调；铝合金/钢激光熔钎焊接头的高强韧设计；铝合金/钢熔钎焊接头性能的可靠性评价。     

镀锌板填丝激光钎焊工艺的初探

介绍了采用Nd:YAG激光器在镀锌板填丝焊接中的应用优势和加工机理，分析了实验结果，工艺试验证明填丝激光钎焊在合适的条件下。可以获得成形好，缺陷较少且性能合格的接头。     

激光钎焊与激光熔焊在白车身制造中的应用

随着激光技术的进步,应用范围越来越广,目前激光钎焊与激光熔焊主要应用在白车身制造中的车门、行李箱盖、车身顶篷、侧围、侧围流水槽等部件,本研究主要从设备组成、工艺、质量控制等方面,介绍当前汽车行业激光钎焊、激光熔焊方面的应用。     

修复

铸铁件缺陷的电弧钎焊修复工艺,应用CO2气保焊修复水泵壳体裂纹,滚圈挡块焊接工艺的改进,精铸镍基合金涡轮叶片缺陷激光熔覆修复工艺。