材料连接设备及工艺 作者 杨立军 第11章 固相焊连接.ppt

11.3　固相焊连接其他工艺方法 11.3.1　变形焊连接11.3.2　超声波焊连接11.3.3　爆炸焊连接 11.3.1　变形焊连接 1.冷压焊2.热压焊3.超高真空变形焊 11.3.1　变形焊连接 图11-25　搭接冷压焊简图1、2—焊件　3—压头　4—预压套环　5—焊缝、—焊件厚度　—预压力　—焊接压力 1.冷压焊 冷压焊过程不会引起接头升温，也不存在界面原子的相对扩散。因此，冷压焊不会产生热焊接头常见的再结晶、软化区、热影响区和脆性金属中间相，特别适合异种金属和焊接中怕升温的材料和产品的焊接。 冷压焊接头强度一般不会低于母材，异种金属相焊时，不低于较软金属的强度。接头的导电性、抗腐蚀性能很好。 冷压焊是通过模具对焊件加压、使待焊部位产生塑性变形完成的。模具的结构和尺寸决定了接头的尺寸和质量。 搭接冷压焊可焊厚度为0.01～20mm的箔材、带材、板材，用于导线或母线的连接，制造有色金属管、铝制容器等较大容积的产品以及电气元件的封装焊及日常用铝制件的焊接。 2.热压焊 图11-27　热压焊压头形状及焊点形状a)楔形压头(扁平焊点)　b)空心压头(金丝球焊)　c)带槽形的压头　d)带凸缘(轴肩)的压头 2.热压焊 图11-28　剪刀式压头(机械手)焊接示意图1—第1焊点　2—金属丝　3—细引导管4—钳(剪刀)　5—第2焊点 2.热压焊 图11-29　鸟嘴式压头搭接示意图a)硅芯片引线已焊好，松开的鸟嘴压头拉出引线已移到基片导体上进行压焊b)第2焊点焊完后，抬起压头　c)压头向右平移，此时鸟嘴夹紧金丝，使引线受力d)压头向右平移过程中，拉断焊点右侧的金丝引线，准备移至下一个待焊点上施焊 2.热压焊 图11-30　金丝球式热压焊示意图a)焊完第1点后，抬起压头，用火焰烧断金丝，形成球形端头　b)压头平移至第2待焊部位c)压头下送，顶紧被焊部位，加压焊接　d)抬起压头，拉长金丝引线，准备进入a)状态 (1)卧式搭接热压焊(鸟嘴式、剪刀式)(2)金丝球式热压焊 2.热压焊 表11-8　典型热压焊的焊接参数 3.超高真空变形焊 在超高真空环境中的变形焊与在大气中相比，明显的不同是没有氧化膜的再生。当焊接界面上不存在氧化膜时，则所需的变形量就仅仅为了使两界面上金属原子接近达到100％的接触键合程度。这个变形量的大小视两界面加工的平整度而定。 带有氧化膜的待焊件在真空中施焊时氧化膜是不会通过挥发而自行消失的，必须要在焊前进行清理。清理可以使用机械方法，但最好的方法是利用离子束溅射方法来清理，它不但能去除(通过溅射)氧化膜和吸附的其他杂质及气体，还能使界面上的凸出点削平，其可达性非常好。 11.3.2　超声波焊连接 1.超声波焊的工作原理2.超声波焊的应用 11.3.2　超声波焊连接 图11-31　超声波焊的工作原理1—发生器　2—换能器　3—传振杆　4—聚能器5—耦合杆　6—静载　7—上声极8—焊件　9—下声极F—静压力　—纵向振动方向　—弯曲振动方向 1.超声波焊的工作原理 图11-32　几种超声焊劈刀形状a)锲形　b)空心劈刀　c)带有斜孔实心劈刀 (1)摩擦　超声波焊的第一个过程主要是摩擦过程， 1.超声波焊的工作原理 其相对摩擦速度与摩擦焊相近，只是振幅仅仅为几十微米。(2)应力及应变过程　从光弹应力模型中可以看到剪切应力的方向每秒将变化几千次。(3)固相焊接　用光学显微镜和电子显微镜对焊缝截面所进行的检验表明，焊件之间发生了相变，再结晶、扩散以及金属间的键合等冶金现象，是一种固相焊接过程。 2.超声波焊的应用 超声波焊接广泛用于微电子器件的互联，晶体管芯的焊接、晶闸管控制极的焊接以及电子器件的封装等。其中最成功的应用是集成电路元件的互联，例如在1mm2的硅片上，将有数百条直径为25～50μm的Al或Au丝通过超声波焊将接点部位互联起来。目前在装配线上应用的超声波点焊机的功率为0.02～2W，频率为60～80kHz，压力为0.2～2N，焊接时间为10～100ms，焊接过程用微机控制及图像识别系统，位置控制精度每级为2.5～50μm，识别容量为200～240点，识别时间为100～150ms。 11.3.3　爆炸焊连接 1)用以焊接物理和化学性质相同、相近、特别是相差悬殊的金属材料。2)用以生产金属复合材料，如钛-钢、不锈钢-钢、铜-钢、铝-钢等。3)用复合板、复合管和复合棒加工成各种对接、搭接和斜接的异种金属的过渡接头、以便用常规的焊接方法连接不同金属及其零件，变不同金属的焊接为相同金属的焊接，解决工程中异种金属的焊接问题。4)用爆炸焊的复合坯料进行多种形式的压力加工和机械加工，以生产各种形状和尺寸的复合板材、复合带材、复合箔材、复合管材、复合棒材、复合线材、复合型材