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多层异质复合结构激光钎焊工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-01-09  来源:中国激光网  作者:[db:作者]  浏览次数:389

  多层异质复合结构激光钎焊工艺何云峰,都东,陈强,岁波(清华大学机械工程系,北京100084)构。目前多采用手工烙铁对其侧电极进行连接,主要缺点是:工作效率和成品率低,难以保证各陶瓷片之间的全连通和控制金属间化合物的形成,焊接质量较差,返工率高等。针对压电陶瓷变压器侧电极的连接问题,本文提出了激光钎焊的焊接方法,采用金属丝网辅助钎膏钎焊工艺,对PECT发电元件的侧电极进行激光钎焊。试验结果表明,该工艺解决了多层异质复合结构元件不同性质分割区域表面的连接问题,全连通率高,热影响小,激光钎焊接头抗拉强度与疲劳强度均较高。

  0序言烧损等优点,是一种新型的电子元器件材料。

  目前PECT的侧电极在我国多采用手工烙铁焊接,其主要缺点是:工作效率和成品率低,返工率高,集中表现于不能保证各陶瓷片之间的全连通;奸焊质量依靠工人的操作水平,不可靠;奸焊时奸剂等对操命降低;还可能使薄膜导体在液态奸料中过度溶解,造成导体与基板脱离,连接彻底失败。采用激光奸焊技术由于其高密度能量可实现高区域局限性、短时间的加热,控制了金属间化合物的产生,改善了接头强度,同时通过建立自动奸焊系统,很容易实现批量生产。因此激光奸焊是保证PECT焊接质量,提高生产效率的有效手段。

  PECT发电元件厚仅3mm,直径30mm由厚0.17~0.24mm的数个陶瓷片经胶层粘结而成,每个陶瓷片的两侧被覆有一层银层,如所示。每一奇数压电陶瓷薄片的内电极与每一偶数薄片的内电极交错排列,分别构成发电端正汇流电极和负汇流电极,汇流电极为银层,厚度约为10 m.相邻压电陶瓷薄片的极化方向相反。发电端的正负汇流电极分别从侧面引出。侧电极宽度在2基金项目:国家自然科学基金资助项目(59925050)长度要求在4~ 10mm.由于陶瓷单元数目很多,往往是先奸焊连接各陶瓷单元,形成一连接涂层,使其全连通,然后二次奸焊引出电极。能否保证焊接质量关键在于第一步,而第二步仅仅是焊锡涂层与铜导线引出极的连接,简单易行,不会影响第一步中的奸焊效果。

  对PECT器件引出侧电极奸焊加工的要求:①应对奸焊过程加热状态进行有效控制,以保证器件工作性能。②奸焊接头导电性良好,并使侧电极与所有层片连通。③奸焊接头力学性能良好,以保证器件运行寿命。④接头外观成形良好,避免液态奸料流至元器件正面;⑤具有较高的奸焊加工效率。

  本文针对PECT发电元件,采用金属网辅助奸膏奸接片单元工艺,解决了多层元件不同性质分割区域表面的连接问题,激光奸焊接头全连通率高,热影响小,抗拉强度与疲劳强度均较高,非常适合于PECT发电元件侧电极引出端的激光奸焊。PECT激光钎焊工艺的研究,将会推动压电陶瓷变压器的实用化过程,对类似问题的解决也会有一定的借鉴意义。

  1试验方法及设备电源,输出激光波长为1 064nm,功率连续可调,稳定度在5%之内,最大功率大于200W,奸焊时间5s接头长度10mm.所示金属网辅助奸膏奸接片单元,含03%左右锡的奸料,其抗拉强度和抗剪强度均很高,力学特性好。含锡62.7%为共晶点,此时熔点最低,熔化温度区间最小,具有最好的流动性。因此奸料将以锡铅共晶成分作为基体。为抑制薄膜Ag层与奸料的过度溶解扩散以致银层剥离,预先在奸料中加入银。掺入少量的银可在蠕变加载下承受更高的应力,使扩散性变好,焊点光亮美观。从成本、操作和熔点等考虑,含银量取为2%.在奸膏的底部或中间增加一金属网。通过比较,选择柔软有韧性的黄铜网,疏密程度为60~100目其润湿性好,抗氧化能力强,厚度小,仅为0.14mm清洗时用氟利昂或二氯乙,采取人工方式或气相清洗机清洗焊后残渣。

  表1为不同的工艺参数下的试验数据。

  表1金属网辅助激光钎焊试验结果于清胶不彻底(胶层的存在面积远i大于上述数字。PublishingHouse.Allrightsreserved. 2试验结果分析与讨论2.1液体金属在侧电极上的铺展行为PECT发电元件由若干陶瓷片单元粘结而成,因此侧电极Ag层是不连续的,被宽约20 m和40Mm的粘结环氧树脂胶层所分割,成为若干条,条的宽度随不同的工件规格在0.17~0.24mm.事实上,由侧电极的这种条状分割特征严重影响了液态奸料在其上的铺展行为,因为锡铅共晶合金在环氧树脂胶和Ag上的润湿性显著不同田中和吉。电子产品焊接技术。北京:电子工业出版社,1984.北京:机械工业出版社,1994.。全国激光涂层科学与技术研讨会文集。全国热处理学会高能束热处理委员会,沈阳:中国科学院金属研究所。1991.5879.程系博士研究生,从事激光加工技术,激光加工过程控制和数值模拟等方面的研究。发表论文10篇。

  中国将成为世界高新技术领域的重要力量第三届“中国国际高新技术成果交易会‘开幕仪式上,国务委员吴仪表示,高新技术是当今世界竞争与合作的一个焦点,开放的中国将以其独具魅力的文化,丰富的科技资源,广阔的市场,良好的发展前景而成为世界高新技术领域的重要吴仪说,作为加强中国高新技术领域对外开放的一项措施,我们成功地举办了两届高交会,为中外科技界、实业界、教育界、投资金融界、外经外贸界的交流和合作提供了良好的契机。高交会已成为中国高新技术领域对外开放的重要窗口之一,成为广大海内外客商展示实力、获取信息、交流合作、共同发展的重要舞台。高交会将在中国高新技术领域与国际社会的交流中扮演越来越重要的角色。

  与前两届高交会相比,第三届高交会的规模更大,国际化程度和交易成果的技术含量更高,创新与创业色彩更为浓厚。本届高交会由“高新技术成果交易V‘高新技术专业产品展示与交易”和“高新技术论坛”三大部分组成,展馆总面积达5万平方米,比上届增加了1万平方米,其中专业展览面积比上届增加了45. 3%.国内31个省、市、自治区以及30所知名高校,美国、加拿大、英国、德国、俄罗斯、瑞典、澳大利亚、日本、韩国、香港等37个国家和地区,佳能、三星、爱普生、英特尔、西门子、思科等41家跨国公司参加高交会;有1600多家投资商参加洽谈和交易;来自12个国家的海外留学生携带近400个项目参会。本届的’高新技术论坛“将就”新型创业资本市场“、”未来信息技术“和”新世纪生物技术“三大主题进行了9场精彩演讲,同时还举办了”两院院士论坛“和”经营大师峰会'本届高交会坚持“政府推动与商业运作相结合,成果交易与风险投资相结合、技术产权交易与资本市场相结合、成果交易与产品展示相结合、落幕的交易会与不落幕的交易会相结合”等原则,面向国内外科研院所、企业、高等院校、投资和中介机构,提供交易服务,为高新技术成果转化提供支持与服务的高起点平台。

  (编辑:王亚)

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