17625510671

绿光激光器焊接铜材料的应用

  市场对铜材料焊接的需求逐渐增加,绿光激光器焊接铜材料具有光伏的应用:铜具有非常好的导电性,在电力、线缆、电机、开关、印制电路板、电容器、通信器件,电信基站等有大量的应用。铜还有着很好的导热性,在热交换器、制冷设备、家电、管道等有着广泛的应用。除此之外,铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。因此,随着激光焊接工艺的不断成熟,未来预估铜材料的激光焊接将会成为激光产业一个新的增长点。
 
  铜材料的激光焊接难度很大,焊接需要把基材实现熔融,通常会产生比切割功率更高或持续时间更长的光回返现象。铜的吸收率随着波长的减小而增加,这意味着可见波段的激光器(例如,波长为532nm的绿光激光器)用于铜焊接将产生显著的优势,国外较为流行采用绿光激光器焊接铜材料,但绿光激光器同时受制于功率的限制。相较红外激光,绿光激光焊接铜材料受到了市场的极大欢迎。
 
  红外激光焊接铜会产生哪些问题,绿光焊接铜有何优势?
 
  绿光很容易被有色金属吸收,是电动汽车和电子焊接领域的最佳选择。在这些行业中,铜及其合金的使用率正在迅速增加,例如新能源汽车的多个关键部位如电池、电驱系统、电控系统等,都高度依赖铜材。
 
  与近红外激光器相比,铜对绿光激光的能量吸收率很高,红外激光与绿光深熔焊接0.5mm铜片的对比如图所示。
(a)红外激光焊接过程不稳定,造成显著飞溅
(a)红外激光焊接过程不稳定,造成显著飞溅
(a)绿光焊接过程稳定,没有飞溅
(a)绿光焊接过程稳定,没有飞溅

 
 
  在室温下,铜对绿光波长的吸收率高达40%,是对传统近红外光吸收率的8倍以上,如下图所示。因此,具有绿光波长的高功率连续激光器可以焊接高反材料铜且几乎无飞溅,这大大满足了厂商对于铜焊接的高质量要求。
图:铜材料在室温下不同波长的吸收率
图:铜材料在室温下不同波长的吸收率
 
  绿光尤其适用于焊接深度较小的小型部件(<1mm,要实现理想的无飞溅加工,焊接深度应≤0.5mm)。
 
  连接触点时,激光技术的应用首先对产量产生了积极的影响,对铜连接的质量也有较大的积极影响。激光技术既适用于DCB电路板,也适用于汇流排上的外部铜触点。
采用绿色激光焊接的陶瓷基覆铜板(DCB)
 
  绿光可以实现稳定的热传导焊接,基于热传导焊的机理,焊接过程无任何飞溅,实现了真正意义上的无飞溅焊接。这样便能防止出现昂贵的次品,乃至未识别出的缺陷部件,从而避免返工、后续操作、故障等。
 
  由于绿光对于铜的表面状态不敏感,不同的表面,不论是研磨、酸洗、抛光还是未处理的表面都能实现焊接质量稳定,而且可重复性及熔深一致性好。通快推出的2kW连续绿光碟片激光器TruDisk2021,可实现稳定的热传导焊接,轻松应对高反射材料。

关注激光应用中心,及时获取激光制造前沿技术!