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CN109967874B - 一种铝丝的焊接方法 - Google Patents

一种铝丝的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝丝的焊接方法，涉及激光加工技术领域，包括：在对衬底的铝片的表面通过有机溶剂进行擦拭清理后，将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上，用夹具将铝丝压紧固定；高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数；调节激光器输出的激光参数，控制所述激光器根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接。本发明通过高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接，通过精确控制激光热输入，采用扫描的方式实现铝丝与铝片的可靠连接性，避免了焊接断丝的问题，提升了接头的性能。

Description

一种铝丝的焊接方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种铝丝的焊接方法。
背景技术
由于铝及其合金具有密度小、延展性好，耐磨、耐蚀、导电导热性良好、加工性能优良等优点，广泛应用于各个行业。纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。对于精细铝丝，由于其优良的导电性能，广泛应用于集成电路、晶体等半导体器件的超声键合引线。
目前，精细铝丝的焊接方式主要有镀银焊接法、热压键合、超声键合、热超声焊接、超声球焊等。镀银焊接法工艺复杂，制造成本较高，生产效率低，而且产品在高温环境中容易使焊料熔化脱落，焊点可靠性差；热压键合法，由于铝丝极易氧化形成氧化膜，致使这种焊接方法容易出现假焊，且焊接温度高、劳动强度大、生产效率低；超声键合、热超声焊接虽然对氧化膜不敏感，但对劈刀及压力控制要求高，容易造成断丝；超声球焊法结合以上焊接特点，相比其他传统方法有所改进，但是生产效率仍然较低。因此生产中急需新的焊接工艺代替。
发明内容
为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种铝丝的焊接方法，解决现有的精细铝丝在焊接过程中容易发生断丝、可靠性差的问题。
本发明提供了一种铝丝的焊接方法，包括：在对衬底的铝片的表面通过有机溶剂进行擦拭清理后，将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上，用夹具将铝丝压紧固定；高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数；调节激光器输出的激光参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接。
在某些实施方式中，所述焊点的焊接位置为同心圆，其对应的焊接参数包括同心圆的外径以及同心圆上各个圆环的间距。
在某些实施方式中，所述控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接包括：
控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并依次沿所述同心圆上各个圆环所在位置输出激光进行焊接，使焊点位置的铝丝融化并平铺于所述铝片上，所述铝丝融化的部分与所述铝片连接。
在某些实施方式中，所述同心圆的外径为0.6mm，所述同心圆上各个圆环的间距为0.1mm。
在某些实施方式中，所述方法还包括：在将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上之前，对所述铝片放置所述待焊接的铝丝的区域进行激光打标清理。
在某些实施方式中，所述激光器输出激光的为脉冲激光。
在某些实施方式中，所述激光器输出的激光参数为：激光的功率为65W，激光的焊接速度为300mm/s，所述脉冲激光的频率为1000kHz。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明所述铝丝的焊接方法使用高能激光束作为焊接热源，具有热量集中、热源易控制、热影响区窄、焊接应力与焊接变形小等优点，激光焊接属于非接触式焊接，无需劈刀，通过高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接，通过精确控制激光热输入，采用扫描的方式实现铝丝与铝片的可靠连接性，避免了焊接断丝的问题，提升了接头的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述铝丝的焊接方法的流程示意图；
图2为本发明同心圆扫描点焊示意图；
图3为本发明同心圆扫描点焊显微结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1所示，为本发明所述铝丝的焊接方法的流程示意图，所述铝丝的焊接方法包括如下步骤：
S101：在对衬底的铝片的表面通过有机溶剂进行擦拭清理后，将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上，用夹具将铝丝压紧固定。
S102：高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数。
S103：调节激光器输出的激光参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接。
在本发明实施例中，所述铝丝的直径以及铝片的厚度均为2mm，在将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上之前，所述的有机溶剂包括但不限于丙酮、酒精，通过所述有机溶剂擦拭之后，去除铝片表面的污迹以及灰尘等，提高了所述铝丝融化之后与所述铝片的连接强度，本发明实施例还包括对对所述铝片放置所述待焊接的铝丝的区域进行激光打标清理，该操作可以进一步提高所述铝丝融化之后与所述铝片的连接强度。
所述的激光器为纳秒激光器，采用MOPA(主控振荡器的功率放大器MasterOscillator Power-Amplifier)结构，最大出光频率可达1000KHz，FWMH(脉冲的半高宽度)调节范围为10～120nm，最大峰值功率为13kW，一个脉冲能量最大达到1mJ，有多种波型可供选择，并支持CW调制方式；利用纳秒级器脉宽极短，能量较低的优势，能够精确控制热输入，减少焊接过程中微铝丝熔断或者焊不上的问题。所述激光器输出激光的为脉冲激光，所述激光器输出的激光参数为：激光的功率为65W，激光的焊接速度为300mm/s，所述脉冲激光的频率为1000kHz，当然，在本发明的其他实施方式中，所述激光器输出的激光参数也可以根据实际需求选择其他的数值，本发明对此并无限制。
本发明实施例通过扫描装置高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数，所述高速扫描的结果显示为以焊点中心位置向外延伸的同心圆，如图2所示，为本发明同心圆扫描点焊示意图，所述焊点的焊接位置对应的焊接参数包括同心圆的外径以及同心圆上各个圆环的间距；所述扫描装置包括但不限于高速扫描振头。
如图3所示，为同心圆扫描点焊显微结构示意图，所述同心圆的外径为0.6mm，所述同心圆上各个圆环的间距为0.1mm；在某些实施方式中，所述同心圆的外径也可以是0.8mm等，所述同心圆上各个圆环的间距也可以是0.2mm等，由于同心圆上各个圆环的间距较大时，铝丝与铝片融合面积较少，连接强度较低，当同心圆上各个圆环的间距较小时，将使各个圆环位置之间激光能量聚集，导致铝丝熔断而出现假焊，因此，本发明实施例所述的同心圆的外径以及同心圆上各个圆环的间距可以根据实际的焊接需求确定，本发明实施例对此并无限制。
本发明所述铝丝的焊接方法使用高能激光束作为焊接热源，具有热量集中、热源易控制、热影响区窄、焊接应力与焊接变形小等优点，激光焊接属于非接触式焊接，无需劈刀，通过高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接，通过精确控制激光热输入，采用扫描的方式实现铝丝与铝片的可靠连接性，避免了焊接断丝的问题，提升了接头的性能。
在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的模块或组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或组件显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或组件来实现本实施例方案的目的。
以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝丝的焊接方法，其特征在于，包括：在对衬底的铝片的表面通过有机溶剂进行擦拭清理后，将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上，用夹具将铝丝压紧固定；高速扫描铝丝在所述铝片上的位置，确定铝丝上焊点的焊接位置以及对应的焊接参数，其中，所述焊点的焊接位置为同心圆，其对应的焊接参数包括同心圆的外径以及同心圆上各个圆环的间距；调节激光器输出的激光参数，控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接；
其中，所述根据所述高速扫描的结果对所述铝丝进行焊接的步骤包括：控制所述激光器聚焦在铝丝上表面，并依次沿所述同心圆上各个圆环所在位置输出激光进行焊接，使焊点位置的铝丝融化并平铺于所述铝片上，所述铝丝融化的部分与所述铝片连接。
2.根据权利要求1所述的铝丝的焊接方法，其特征在于，所述同心圆的外径为0.6mm，所述同心圆上各个圆环的间距为0.1mm。
3.根据权利要求1所述的铝丝的焊接方法，其特征在于，所述方法还包括：在将待焊接的铝丝拉直平放在所述铝片上之前，对所述铝片放置所述待焊接的铝丝的区域进行激光打标清理。
4.根据权利要求1所述的铝丝的焊接方法，其特征在于，所述激光器输出激光的为脉冲激光。
5.根据权利要求4所述的铝丝的焊接方法，其特征在于，所述激光器输出的激光参数为：激光的功率为65W，激光的焊接速度为300mm/s，所述脉冲激光的频率为1000kHz。
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