In der modernen Industrie gibt es eine steigende Nachfrage nach effizienter Verarbeitung und elektrischer Mikroverbindung dünner Metallmaterialien. In vielen Bereichen reicht die Kompatibilität von Materialien oder Prozessen nicht aus, um die herkömmliche Wärmebehandlung, wie Schweißen, Löten und Löten, oder die Verwendung von Klebstoffen und mechanischen Befestigungselementen unerwünscht. Diese Situation kann in der Energiespeicherbranche sehr häufig sein, da Batterien der nächsten Generation, die Schlüsselkomponenten der Emerging Power Battery-Industrie sind, die Verwendung dünner Folien benötigen, um Kathoden und Anoden herzustellen. In der Verpackung und Miniaturisierung der Unterhaltungselektronik fördern die High-Density-Verpackung und Miniaturisierung weiterhin die Innovation und stellen auch Herausforderungen an traditionelle Verbindungstechnologien dar.
Aus dem Sicht des Lasers gibt es viele Herausforderungen, die das Mikroschweißen dünner Metallmaterialien äußerst schwierig machen. Um erfolgreich zu schweißen, ist es notwendig, Schweißmaßnahme, Verformung und Biegung zu vermeiden, von denen alle eine sorgfältige Steuerung des Wärmeeintrags des Prozesses erfordern. Im traditionellen Laser-Tiefpenetration-Schweißprozess erfordert die Überwindung der Materialschwelle in der Regel eine höhere Durchschnittsleistung. Die durchschnittliche Leistung, die für das Schweißen von hochreflektierenden Materialien und unähnlichen Metallen erforderlich ist, kann höher sein. Eine der Grundprobleme ist, ob ein Wärmeleitungsschweißprozess oder ein tiefer Durchdringungsschweißprozess verwendet werden soll. Beim Wärmeleitungsschweißen neigen Wärmequellen mit größerer Breite und schwächerer Festigkeit, um einen höheren Wärmeeinsatz und eine höhere Wärmeeintrag zu erzeugen. Daher wird es in der Regel nicht als Lösung für das Problem des Blechschweißens empfohlen. Bei tiefem Penetrationsschweißen kann eine hochkonzentrierte und hochfeste Wärmequelle den geschmolzenen Pool minimieren, wodurch der Wärmeeintrag steuert wird. Daher die Anpassung vontiefe Durchdringungsschweißen.Die Parameter sind unerlässlich, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erhalten.
Eine Methode, die im Schweißen weit verbreitet ist, besteht darin, Nanosecond (ns) gepulste Faserlaser zu verwenden. Diese Kurzpuls mit hoher Spitzen-Intensität-Laser können für Markierung, Gravur und andere Materialentfernungsprozesse geeigneter sein, so intuitiv, sie können den entgegengesetzten Effekt aufweisen, wenn er im Materialschweißvorgang verwendet wird. Die vom Hauptoszillator-Leistungsverstärker (MOPA) bereitgestellte Impulsteuerung hat jedoch eine hervorragende Parameterflexibilität, wodurch mögliche Metallklebenverarbeitungsverfahren realisiert werden. Nanosekundenpulsiere Faserlaser arbeiten mit Pulsenergie von einigen Mikrojoules bis zu> 1MJ, Impulsdauerbereich von 10-1000ern, und können Spitzenleistung> 10 Kilowatt erreichen, die mit einer Frequenz von bis zu 4 MHz arbeitet, was sich deutlich von der kontinuierlichen Welle unterscheidet (CW ) Und andere traditionelle Laser und sogar Quasi-CW (QCW) Langzeit-Laser, aber viele arbeiten immer noch in diesen Bereiche.
Die Verwendung von Nanosekundenmikroschweißen als Schweißwerkzeug eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen und eignet sich auch für die Überwindung von Schweißherausforderungen von Folien bis hin zu unähnlichen Metallen. Der Zusammenfügen von dünnen Metallfolien (<50 μm) ist besonders anspruchsvoll, da er ein sehr filiges Energiebilanz erfordert, der ausreicht, um das Metall zu schmelzen, kann jedoch nicht erhebliche Verdampfung und Plasma erzeugen. Folienmaterialien sind einfach, um Rundenfugen zum Schweißen zu verwenden. In diesem Prozess ist ein enger Kontakt zwischen den Folienmaterialien eine notwendige Bedingung, um gute Ergebnisse zu erzielen, dies stellt jedoch eine große Herausforderung für das Gerät dar. Der heutige Akkulationsprozess hat viele strenge Anforderungen an das Schweißen von mehrschichtigen Folien. Die bestehende Technologie ist Ultraschallschweißen, aber die Hersteller hoffen zunehmend, das Laserschweißen zu verwenden, um die Produktionseffizienz, Qualität zu verbessern und Folienstapeleinschränkungen zu verbessern. Laser bieten viele potenzielle Lösungen, aber Infrarot (IR) Nanosekundenlaser haben sich als in der Lage, bis zu 20 Schichten Kupfer- oder Aluminiumfolie mit einem 200W-EP-Z-Laser in der Lage zu schweißen, aber die Beseitigung der Porosität in dieser Anwendung ist jedoch sehr anspruchsvoll.
Die hohe Spitzenleistung des nanosekunden pulsierten Faserlasers bedeutet, dass es leicht hohe Anti-Metalle wie Kupfer mit einer kleinen Durchschnittsleistung eintreten kann. Unter Verwendung des Nanosekunden-Mikrolötprozesses als Alternative zum Löten hat die Untersuchung des direkten Anbringens von Bauteilen an Kupfer-Leiterplatten-Spuren (PCB) -Strümpfe große Aussichten gezeigt. Derzeit wurden Kupferdrähte bis zu 150 μm dick an Abscheidungsspuren> 60 μm ohne offensichtliche Delaminierung mit dem FR4-Substrat befestigt. Dies bietet eine Alternative zur Verbindung von wärmeempfindlichen Komponenten oder Komponenten, deren Betriebstemperatur die traditionelle Schweißgrenze überschreiten kann.
