С развитием науки и техники микронанотехнологии стали широко использоваться в различных областях, таких как медицина, охрана окружающей среды, лаборатория, химическая промышленность, полупроводники, промышленная автоматизация и т. д. К прецизионным микрокомпонентам относятся электронные, механические, оптические. и другие компоненты микронного или наномасштаба, которые могут реализовывать эффективные, точные и чувствительные функции, такие как зондирование, управление, вождение, связь и т. д. Производство и соединение прецизионных микрокомпонентов является важной частью микронанотехнологий, в том числе какой аппарат для лазерной сварки— это эффективный и точный метод сварки, который можно использовать для соединения и упаковки мелких деталей. Мы представим принцип работы, преимущества и область применения прецизионной лазерной сварки микрокомпонентов.

1. Принцип работы лазерной сварки прецизионных микродеталей.

Лазерная сварка — это высокоэффективный и точный метод сварки, в котором в качестве источника тепла используется лазерный луч с высокой плотностью энергии, который можно использовать для сварки мелких деталей. Лазерная сварка может осуществляться непрерывным или импульсным лазерным лучом, а ее принцип можно разделить на теплопроводную сварку и лазерную сварку с глубоким проплавлением.

Сварка теплопроводностью означает, что когда плотность мощности лазерного луча меньше 10^4 Вт/см^2, поверхность металла поглощает энергию лазера с образованием расплавленной ванны, и происходит обмен энергией между внутренней частью расплавленной ванны и окружающей средой. Металл осуществляется в основном за счет теплопроводности, образуя неглубокий и широкий шов. сварного шва.

Лазерная сварка с глубоким проплавлением означает, что когда плотность мощности лазерного луча превышает 10^6 Вт/см^2, поверхность металла нагревается и вогнута в «полости», образуя столб плазмы с высокой температурой и высоким давлением. и в то же время создает сильный обратный поток воздуха, который толкает расплавленный металл вниз, создавая глубокий и узкий сварной шов.

2. Преимущества лазерной сварки прецизионных микродеталей

По сравнению с традиционной сваркой (например, контактной сваркой, дуговой сваркой и т. д.), лазерная сварка прецизионных микродеталей имеет следующие преимущества:

а. Качество сварного шва высокое, деформация небольшая, дополнительная обработка не требуется. Зона термического воздействия при лазерной сварке небольшая, скорость охлаждения быстрая, поверхность сварного шва гладкая, нет дефектов, таких как поры и трещины, прочность сварки высокая. Лазерная сварка имеет небольшую степень деформации и, как правило, не требует наполнителей или вспомогательных газов, а также последующей обработки, такой как шлифовка и полировка.

б. Процесс сварки высокоавтоматизирован и прост в эксплуатации. Оборудование для лазерной сварки может управляться с помощью компьютера, что обеспечивает точную регулировку и позиционирование лазерного луча для удовлетворения сложных требований сварки. Лазерной сварке не нужно касаться свариваемых деталей, операция является гибкой и удобной. Его можно использовать в сочетании с роботами или системами числового управления для реализации автоматизированного производства.

c.Быстрая скорость сварки, высокая эффективность и энергосбережение. Плотность энергии лазерной сварки высока, время плавления короткое, а скорость сварки высокая, обычно до нескольких метров в минуту. Коэффициент использования энергии при лазерной сварке высок, обычно до 30%, что позволяет экономить более 50% энергии по сравнению с традиционной сваркой. Диапазон обработки лазерной сварки широк, и одновременно можно сваривать несколько станций, чтобы повысить эффективность производства.

d.Он может сваривать различные материалы или разнородные материалы. Лазерной сваркой можно сваривать различные металлические или неметаллические материалы, такие как сталь, алюминий, медь, никель, титан и т. д. Лазерной сваркой также можно сваривать разнородные материалы с разными физическими или химическими свойствами, например, сталь и медь, титан и никель. и т. д., для достижения комбинаций материалов, которые сложно соединить традиционными методами.

е. Он может сваривать недоступные детали. Лазерный луч может передаваться и направляться с помощью оптического волокна или отражателя и может сваривать скрытые или сложные детали, такие как внутренняя стенка трубы, двигатель автомобиля и т. д. Лазерные лучи также можно сваривать в особых средах, таких как вакуум. , инертный газ или под водой.

f.Можно реализовать прецизионную сварку на микронном уровне. Лазерный луч имеет хорошую фокусировку и направленность и может образовывать чрезвычайно мелкие пятна для достижения точности обработки микронного или даже наноуровня.

3. Область применения прецизионной лазерной сварки микрокомпонентов.

Благодаря высокой эффективности, точности, надежности и экологичности лазерная сварка прецизионных микрокомпонентов широко используется в различных областях, таких как:

а.Лазерная сварка электронных компонентов. К электронным компонентам относятся крошечные компоненты с электронными функциями или функциями электронного соединения, такие как интегральные схемы, конденсаторы, резисторы, кварцевые генераторы, трансформаторы, переключатели, розетки и т. д. Лазерная сварка электронных компонентов в основном используется для реализации соединения или упаковки между компонентами. или между компонентами и подложками. Лазерная сварка позволяет достичь точности обработки микронного или даже наноуровня, гарантируя, что функции и характеристики компонентов не будут потеряны или затронуты. В то же время с помощью лазерной сварки можно также обеспечить сварку без свинца или с низким содержанием свинца, что соответствует требованиям по защите окружающей среды.

б.Лазерная сварка медицинских изделий. К медицинским изделиям относятся инструменты, оборудование, инструменты и т. д., используемые для медицинской диагностики, лечения, ухода и т. д., такие как кардиостимуляторы, искусственные суставы, зубные скобки, хирургические ножи и т. д. Лазерная сварка медицинских изделий в основном используется для достижения внутренние или внешние соединения или упаковка устройств. Лазерная сварка позволяет добиться высокопрочной, бесшовной сварки высокой плотности, что обеспечивает безопасность и долговечность устройства. В то же время с помощью лазерной сварки можно также добиться нетоксичной или малотоксичной сварки, отвечающей гигиеническим требованиям.

c. Лазерная сварка микроэлектромеханической системы (MEMS). Микроэлектромеханическая система (МЭМС) — это система, объединяющая микродатчики, исполнительные механизмы, контроллеры и т. д. Система на крошечном чипе с множеством функций и приложений, таких как датчики давления, акселерометры, гироскопы, микрозеркала, микронасосы и т. д. Упаковка а подключение МЭМС является важным звеном в процессе его изготовления и необходимо для обеспечения надежности, стабильности и производительности системы.

В заключение отметим, что лазерная сварка прецизионных микрокомпонентов является эффективным, точным, надежным и экологически чистым методом соединения микрокомпонентов. Его преимущества заключаются в высоком использовании энергии, высоком качестве сварки, малой зоне термического влияния, низком остаточном напряжении и деформации и т. д. Сварка разнородных материалов для удовлетворения разнообразных потребностей в прецизионных микрокомпонентах. Лазерная сварка прецизионных микрокомпонентов широко используется в различных областях, таких как электронные компоненты, медицинское оборудование, микроэлектромеханические системы и т. д., обеспечивая мощную техническую поддержку развития этих областей. Прецизионная лазерная сварка микрокомпонентов, как передовая технология соединения микрокомпонентов, имеет широкие перспективы развития и потенциал применения и заслуживает дальнейшего изучения и продвижения.