Máquina de soldadura por láser, materiales metálicos delgados de soldadura.

En la industria moderna, existe una creciente demanda de procesamiento eficiente y micro-conexión eléctrica de materiales metálicos delgados. En muchos campos, la compatibilidad de materiales o procesos no es suficiente para el tratamiento térmico convencional, como la soldadura, la soldadura fuerte y la soldadura, o el uso de adhesivos y sujetadores mecánicos es indeseable. Esta situación puede ser muy común en la industria del almacenamiento de energía, porque las baterías de la próxima generación, que son componentes clave de la industria de la batería de energía emergente, requieren el uso de láminas delgadas para hacer cátodos y ánodos. En la industria electrónica del consumidor, el envasado de alta densidad y la miniaturización continúan promoviendo la innovación y también plantean desafíos a las tecnologías de conexión tradicionales.

Desde el punto de vista del láser, hay muchos desafíos que hacen que la micro soldadura de materiales metálicos delgados sea extremadamente difícil. Para soldar con éxito, es necesario evitar la penetración, la deformación y la flexión de la soldadura, todos los cuales requieren un control cuidadoso de la entrada de calor del proceso. En el proceso de soldadura de penetración profunda láser tradicional, superar el umbral de material generalmente requiere una potencia promedio más alta. La potencia promedio requerida para la soldadura de materiales de alta reflexión y metales disímiles puede ser mayor. Uno de los problemas básicos es si usar un proceso de soldadura térmica de conducción o un proceso de soldadura de penetración profunda. En la soldadura por conducción de calor, las fuentes de calor con mayor anchura y una resistencia más débil tienden a producir una mayor entrada de calor y zona afectada por el calor. Por lo tanto, generalmente no se recomienda como una solución al problema de la soldadura de chapa. En la soldadura de penetración profunda, una fuente de calor altamente concentrada y de alta resistencia puede minimizar la piscina fundida, ayudando así a controlar la entrada de calor. Por lo tanto, el ajuste desoldadura de penetración profundaLos parámetros son esenciales para obtener resultados de alta calidad.

Un método ampliamente utilizado en la soldadura es usar los láseres de fibra pulsados ​​de nanoSecond (NS). Estos láseres de intensidad corta de pulso, de alta calidad pueden ser más adecuados para el marcado, el grabado y otros procesos de eliminación de materiales, de manera intuitiva, pueden tener el efecto opuesto cuando se usa en el proceso de soldadura de materiales. Sin embargo, el control de pulso proporcionado por el amplificador de potencia del oscilador principal (MOPA) tiene una excelente flexibilidad de los parámetros, realizando posibles métodos de procesamiento de unión metálica. Los láseres de fibra pulsados ​​de NanoSecond operan con la energía del pulso de unos pocos microjoules a> 1MJ, el rango de duración del pulso 10-1000NS, y puede alcanzar la potencia máxima> 10 kilovatios, operando a una frecuencia de hasta 4MHz, que es claramente diferente de la onda continua (CW ) Y otros láseres tradicionales e incluso los láseres de pulso de largo cuasi-CW (QCW), pero muchos aún operan dentro de estos rangos.

El uso de la micro soldadura de nanosecond como una herramienta de soldadura es adecuada para una variedad de aplicaciones y también es adecuado para superar los desafíos de soldadura de las láminas a metales disímiles. La unión de láminas de metal delgada (<50 μm) es particularmente desafiante porque requiere un equilibrio energético muy delicado que sea suficiente para fundir el metal, pero no puede generar una vaporización significativa y plasma. Los materiales de lámina son fáciles de usar juntas de regazo para soldadura. En este proceso, el contacto cercano entre los materiales de lámina es una condición necesaria para lograr buenos resultados, pero esto plantea un desafío importante para el accesorio. El proceso de producción de la batería de hoy tiene muchos requisitos estrictos para la soldadura de láminas multicapa. La tecnología existente es la soldadura por ultrasonidos, pero los fabricantes esperan cada vez más la soldadura con láser para mejorar la eficiencia de la producción, la calidad y mejorar las restricciones de apilamiento de lámina. Los láseres ofrecen muchas soluciones potenciales, pero los láseres de NanoSecond infrarrojos (IR) han demostrado ser capaces de soldar hasta 20 capas de lámina de cobre o aluminio utilizando un láser EP-Z de 200W, pero la eliminación de la porosidad en esta aplicación es altamente desafiante.

La alta potencia máxima del láser de fibra pulsada de NanoSecond significa que puede ingresar fácilmente los altos anti-metales, como el cobre con una pequeña potencia promedio. Utilizando el proceso de micro-soldadura de NanoSecond como alternativa a la soldadura, el estudio de los componentes de unión directamente a la placa de circuito impreso de cobre (PCB) Pistas ha mostrado grandes perspectivas. En la actualidad, los cables de cobre de hasta 150 μm de espesor se han unido con éxito a las pistas de deposición> 60 μm sin ninguna delaminación obvia con el sustrato FR4. Esto proporciona una alternativa a la unión de componentes o componentes sensibles al calor cuya temperatura de funcionamiento puede exceder el límite de soldadura tradicional.