激光塑料焊接相关资讯

德国激光塑料焊接研究中心在苏州成立

德国LPKF在苏州建立塑料焊接应用中心

世界激光焊接设备的发展现状

激光焊接在传感器生产中的应用

激光焊接在电子领域的应用

激光拼焊在未来车身焊接中的应用

仿国外产品的中国激光模具焊机

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光塑料焊接的工艺要求

激光焊接的最新进展

高能束及特种激光焊接技术的发展

提供先进的激光塑料焊接技术

传感器外壳激光塑料焊接

焊接与切割展望：下一代连接技术

激光焊接的防侧撞横梁提高安全性能

进一步开发模塑互联器件的应用潜力

德国激光塑料焊接研究中心在苏州成立

引言： 激光塑料焊接机
随着塑料制品在现代工业中的广泛应用,先进制造业对激光塑料焊接的需求越来越迫切，相对于传统的焊接工艺它有许多技术上和经济上的优势。作为一种先进的塑料焊接工艺，激光塑料焊接具有速度快、焊接工艺及质量高、原材料适用范围广、易于实现焊机自动化和精密数控等综合优点，广泛应用于医疗器械、包装、汽车零部件、电子器件产品和半导体设备的封装、纺织品等领域，随着技术的不断成熟和完善，激光塑料焊接工艺的发展前景越来越广阔。 激光塑料焊接机
公司简介： 激光塑料焊接机
位于 Erlangen 的 Laserquipment 公司，是 LPKF 光电有限公司的分公司，主要负责用于塑料焊接的标准化设计激光系统和激光辅助制造系统的开发、生产和销售，其产品系统通过了DIN EN ISO 9001:2000质量体系认证。乐普科光电公司是LPKF在中国的全资子公司，把德国乃至世界上最先进的设备装在中国，并在苏州建立激光塑料焊接应用中心，依托先进的设备，专业的销售、服务团队，推广、展示先进的激光塑料焊接技术，提供塑料制品激光焊接服务，包括材料选择、产品设计、样品开发、试生产等，为客户提供一流的制造技术和最经济的解决方案。 激光塑料焊接机激光塑料焊接
激光塑料焊接简介： 激光塑料焊接机
激光焊接技术是借助激光束产生的热量使塑料接触面熔化，因此可以适用于几乎所有的热塑性材料。常用的焊接材料有 PP、PS、PC、ABS、聚酰胺、PMMA、聚甲醛、PET以及PBT等。其焊接过程为：首先将两个待焊接塑料零部件夹在一起，然后将一束红外激光辐照到待粘结的部位。激光束通过上层透明材料，然后被下层材料吸收，所吸收的近红外线激光化为热能，将两个部件的接触表面熔化，形成焊接区。上层材料可以是透明的或者是有颜色的，但是必须能够有足够的激光通过，同时要保证底层材料对激光有较强的吸收效应，可以在底层材料上加入强吸光性材料，比如炭黑，以便使其能吸收足够能量，从而满足激光透射焊接的要求。采用这种焊接方法，能够造出超过原材料强度的焊接缝。激光塑料焊接机激光塑料焊接
设备简介： 激光塑料焊接机激光塑料焊接机
本设备采用二极管激光器作为光源，其光电转换率高，结构紧凑，光纤传导，可以很方便的安装在自动化设备上，波长范围在800-1000nm之间，是焊接效率最高的能量区域。为满足工业化生产的要求，本系统配备了监测及诊断系统，包括：熔化轨迹监测、温度监测、光学监测以及烧伤诊断系统，保证持续稳定的高质量生产过程。
从经济实用的实验室设备到全自动化焊接系统，LPKF公司愿意为客户提供满足所有需求的理想的焊接系统，我公司还可为客户定制特殊应用的解决方案。
LQ-Basic           基本入门型激光塑料焊接机
LQ-Power           大批量生产的解决方案 激光塑料焊接机
LQ-Integration     与生产线最强有力的结合激光塑料焊接机
LQ-Individual      针对个别的生产理念激光塑料焊接机
LQ-Hybrid          复杂零件的可靠方案激光塑料焊接机
激光塑料焊接优点： 激光塑料焊接机
易于控制和实现生产自动化，具有良好的适应性；激光塑料焊接机
可进行精密、牢固的焊接，焊接密封性好；激光塑料焊接机
焊接件的热历程极短、焊接应力小，焊接时树脂降解少、几乎不产生碎屑；
可焊接尺寸极小或外形结构复杂的零件；
能够将许多种类不同的材料焊接在一起。

联系我们：
乐普科（天津）光电有限公司
Tel: +86 22 23785318；23785328
Fax: +86 22 23785398
天津华苑环外海泰发展六道6号K1-6-202   300384
苏州分公司
Tel: +86-512-85183700;85183710
Fax: +86-512-85183720
新区鹿山路369号NEP大楼323室  215129

返回页面顶部

德国LPKF在苏州建立塑料焊接应用中心

2008年2月，德国LPKF股份公司在中国的子公司乐普科光电公司宣布：将在苏州设立激光塑料焊接应用中心，并参加4月上海举办的Chinaplas 2008展会，现场演示最新的激光塑料焊接技术。
激光塑料焊接技术是目前最为先进的塑料连接技术，主要在于：
---焊接灵敏部件（如内有电路板，电子元器件的部件）
---焊接几何形状复杂（如3维焊接）的部件
---焊接强度、气密度、清洁度要求极其严格的部件
---焊接透光度要求好，无明显焊缝的部件。
这些优势其它塑料焊接技术无法比拟，且减少了树脂、粒子降解。目前，激光塑料焊接技术在西方方兴未艾，吸引了许多焊接精确、高价值制品的欧洲公司。
德国LPKF公司是世界上介绍最早参与开发，并专注于激光塑料焊接的几家供应商之一。
随着中国制造业特别是汽车，电子，医疗器械等制造和组装工业的迅速发展，对塑料连接技术有了更新更高的需求。
此次，乐普科光电公司引进此项技术，在苏州建立激光塑料焊接应用中心，依托先进的设备，专业的销售、服务团队，推广、展示先进的激光塑料焊接技术，并积极承揽外加工业务。
LPKF塑料焊接为您提供的是交钥匙的解决方案，根据您的具体要求量身订做设备。
更多信息请垂询乐普科光电02223785318。激光塑料焊接

返回页面顶部

世界激光焊接设备的发展现状

a.LD泵浦固体激光

    关于半导体激光(LD)浦固体激光设备，其开发研究在世界上很活跃。 在日本作为“光子工程”国家项目已研究开发出10 kw小型(Rod型和Slab型)设备。在美国，作为“精密激光加工”国家项目。研究开发出了3 kW LD泵浦Slab型固体激光设备可获得20-30 mm的大熔深焊缝。由于焊缝宽度极小，可使激光束作横向运动扩大了熔化宽度。现在德国开发的LD泵浦薄圆盘固体激光最受注目它具有体积小、质量好、效率高和可大功率化等特点Hass公司已开发出LD泵浦4 kW的圆盘激光设备并将开发10 kW级的设备。激光塑料焊接

      b.半导体激光设备
    目前，许多公司正在研制大功率的半导体，现已出现2~6 kW级的商用小型设备。由于体积小、质量轻，半导体激光器可直接搭载于机器人上进行焊接等加工，另外也可用光纤传输半导体激光进行焊接。尽管半导体激光器效率高、波长短但由于存在激光发散角度大、工作距离(焦深)短这一缺点目前仅用于激光钎焊及塑料等的焊接。

    c.激光远程焊接(Remote Welding)设备

    由于高光束质量的激光器相继问世如板条CO2激光器、光纤激光器和盘式YAG激光器(Disc Laser)使得激光远程焊接或称激光扫描焊接(Laser Scanning Welding)成为可能并极大地提高了汽车车身件激光焊接速度。目前，已有固定龙门式加工机+CO2激光器、机器人+光纤激光器或盘式YAG激光器等汽车车身件制造用激光远程焊接设备。激光塑料焊接

返回页面顶部

激光焊接在传感器生产中的应用

 

激光焊接在电子领域的应用

 

激光拼焊在未来车身焊接中的应用

激光焊接 

　　 1、过程及必要设施 

　　 激光(产生于被刺激的辐射放射物的光的放大作用)是一种特殊性质的光，单色并且连贯，因此可以将光集中于要做钢融解的一个微小斑点上。要创造激光辐射,就需要激光媒介。在将能量从外向内转入到这个媒介中的同时，可以产生被刺激的分子。在谐振器中这束单色光将在两个镜子之间反射，由反射产生出时间和空间凝聚的光子，其中一个部分透明的镜子能将这条射线反射出这台谐振器。激光塑料焊接

　　 针对大功率应用的重要激光器有两种：二氧化碳激光器和钕：钇铝石榴石激光器。二氧化碳激光器是气体激光,即为产生出激光辐射所使用的媒介是气体，刺激过程就是放电过程，二氧化碳激光的波长为10.6mm。钕：钇铝石榴石激光器是固体激光，激光放射媒介是钕原子在氧化铝中的点阵。由于激光放射原子的密度比较高, 因此固体激光的大小比气体激光要小，钕：钇铝石榴石激光的波长为1064nm，是二氧化碳激光的十分之一。激光塑料焊接 

　　 二氧化碳激光是现在比较强有力的激光，但钕：钇铝石榴石激光的操控系统极具优势。由于二氧化碳激光的波长为10.6mm，所以必须要安装一个“陡坡”装置，这就限制了可能的运动方式。而钕：钇铝石榴石激光的辐射可以用灵活的纤维质光学波导进行引导，因此可以允许激光发射头进行自由移动。 激光塑料焊接

　　 2、优势及要求 

　　 激光焊接最重要的优势在于能够将非常高的能量聚焦于一点，激光束打在两个要焊接部分的边缘，输入能量把金属加热并将其融化。在激光束作用以后，溶化的材料将迅速冷却。在这个过程中，有一小部分的数量将进入被焊接的零件中。在焊接减少热变形的同时，也减少了输入的热能量。减少因热量影响的变形，并增加对准确性的纠正，可以节省大量金钱和时间。 激光塑料焊接

　　 然而，如何提高焊接速度和减少低能量输入是目前面临的挑战。在被供热的区域减少低能量输入虽有它的好处：珠光体、马氏体和奥氏体接缝结构的复杂钢型不会大范围改变结构，这一特点同样适用于其它钢，如被限定好碳沉淀的IF钢；但另一方面也存在一些不足，少量的能量会导致快速冷却，热能将被导入冷却部位。 激光塑

　　 为减少接缝的硬化，小心调整焊接的速度参数、激光功率、冷却比率和焦点位置是非常重要的。而为防止金属进一步硬化，还需采用保护气体加以保护，如氩气和氦气等不会在材料中发生任何热反应的气体。 激光塑料焊接

　　 激光光束的小光点尺寸引起的另一个问题是切边质量，如果在两个零件中间有要进行焊接的接缝，激光束要保证通过材料时不会与其相接触并将其融化。要避免这点，对零件精确性的要求非常高。目前，使用领域较普遍的是连接两个零件的长缝，这能够在越来越多的车身空白处发现。 激光塑料焊接

1.激光拼焊板的优势 

　　 德国蒂森克虏伯激光拼焊板有限公司从1985年开始生产拼焊板，激光拼焊技术的出现使得汽车生产制造从整车制造商向材料供应商转移。目前，激光拼焊板主要应用于汽车制造业。在激光焊接中，材料是对接而不是搭接，这将带来如下焊缝特性： 

　　 （1）降低焊缝区域的体积，例如，焊缝宽度不超过0.5～1mm； 
　　 （2）不增加焊缝高度； 
　　 （3）对冲压成形性能影响较小； 
　　 （4）在焊缝上附加镀锌后，可保持其阴极保护功能； 
　　 （5）焊接过程中，热影响区小。 

　　 完成焊接后，焊缝区域的静态、动态强度是非常重要的指标，因此，还需对焊缝区域抽样，进行破坏性抗拉强度测试（杯突测试），以检验焊缝区的拉伸成形性能。一般来说，焊缝的拉伸强度比母材的强度要高。 

　　 激光拼焊板工艺与传统点焊搭接工艺的产品相比有诸多优势：不仅降低了整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且减少了外围加强件数量，简化了装配步骤及工艺，同时使车辆的碰撞能力增强，冲压成型率及抗腐能力提高。此外，由于避免使用密封胶，也为环保带来利益。 

　　 2.激光拼焊板的应用 

　　 拼焊板已被广泛的应用于车身部位，ULSAB（世界轻质钢制车身协会）的最新研究结果表明：最新型的钢制车身结构中，50％采用了拼焊板制造。

　　 当激光拼焊技术应用于车身侧围的制造，不再需要任何加强杆、加强筋及附属的生产工艺，则重量和部件数量都会得到减少，而高延展性材料的应用也会使抗撞击能力得到改进。同时，也不再需要加强板，在B柱上，拼焊板的应用可大大降低累积公差。 

　　 激光拼焊板的采用，不仅提高了车门部件制成品质量的稳定性，使车门部件的调校不再是个难题，同时可降低部件的重量，而且原有接缝处密封措施的省略，也使其更具有环保性。此外，拼焊板在车门上的应用还使铰接区域的刚性得到整体加强，车门的配合公差得到大幅改善。重量降低、生产工艺得到优化，则必然使成本下降。 

　　 奥迪A6的车身强度和钢度一直备受赞扬，国产全新奥迪A6L在原有基础上进行了再次改进：采用了激光拼焊技术的车身设计（如图3）。新奥迪A6L经过强化的车身，其抗扭转强度提高了34%。配合全新的车身、底盘设计加之采用先进激光焊接技术的坚固车身结构，使国产全新奥迪A6L在遭遇碰撞时，预测的车身变形区、侧面防撞保护梁以及合理的车内空间结构等能够为乘客提供有效保护。这些看不到摸不着的设计和选材不但能降低车辆的制造成本和重量，还能在关键时刻最大限度地保护乘客的生命安全。 

　　 3.质量管理 

　　 （1）焊接检测 

　　 质量检测和保障系统为生产高质量的拼焊板提供保证，拼焊板的生产过程采用自动化生产线，以确保安全、经济的生产，这就需要现代化的检测仪器。早在1985年，德国蒂森克虏伯激光拼焊板有限公司开始生产拼焊板的时候，就已经采用监测系统，现在，这套系统已经更完善。在焊接激光头的后面安装一个焊缝监测系统，用来监测焊缝的质量，以保证焊缝符合质量要求。等离子体监测系统被用来监测焊接过程的稳定性，计算机辅助系统可以在焊接过程中处理传感器提供的信号。 

　　 激光拼焊板需要全自动或半自动的经济型生产线，同时要采用现代技术来监测焊接过程和产品质量。为了满足这些新的全自动生产任意拼接板的生产过程的要求，蒂森焊接技术有限公司、蒂森克虏伯钢铁有限公司的研究部门、蒂森克虏伯激光技术有限公司以及蒂森诺邦有限公司在前期阶段就提出了焊缝质量和生产过程管理自动评估的不同可能性，而开始经营的第一个激光拼焊板工厂生产的第一块激光拼焊板就使用于奥迪100的底板上。近年来，这个技术在不同阶段得到了进一步发展并被改进，它不仅可以控制焊接过程本身，而且可以用这项根据现有系统开发的最新一代技术来评估焊缝。其监测系统不仅能在高速焊接过程中监测焊缝几何形状上的缺陷，而且还能检测极小的孔洞。 

　　 （2）评估系统 

　　 蒂森 LAM (激光应用管理)与焊缝检查系统相结合，不仅能查出趋向瑕疵，譬如不规则的几何缝隙(缝隙入射, 边缘位移, 根下陷)，而且还能查出小程度的瑕疵, 譬如气孔和孔洞。光条纹和等离子传感器系统的结合已经以最佳状态作为补充, 因此高测量率能保证在高焊接速度情况下，安全地查出轻微的有瑕疵的可能性。 

　　 一个电脑辅助的评估系统能自动评估传感器信号，包括在焊接过程期间。从而确定是否相关测量点的条件符合指定的要求, 或者是否导致接缝质量下落的偏差已经发生。在焊接过程期间, 焊缝的温度由红外测量登记。各任意拼接板被评估的传感器数据记录被存放在一个短协议中，这意味着允许这个产品的质量用文件来证明。

　　 一个完整的错误侦查系统可警告操作员在全自动焊接设施中发生的所有机械缺点，这个质量管理和监控系统被扩大为针对非线性激光焊接生产的新设备概念。传感器安置在焊接头前能够查出将要被焊接板料的连接边缘，不仅允许查明连接边缘的确切位置, 而且允许测量板料之间的重叠。当查明的重叠测量超出一个被预定的极限值时，将会警告操作员, 并且自动整理出空隙。另外，运用这种设备，连接边缘的侦查信号也被用于精确地辨别和调整连接边缘的激光束。 

　　 4.技术趋势 

　　 未来激光焊接技术将会采用哪种方式？答案有两个：一种是演变, 改进现有技术。这意味着针对发展激光焊接将会有一种新的激光源——纤维激光，这是一种设有灵活的纤维谐振器的激光，输入能量比率远远高于输出能量，整个设备将比较紧凑。大功率纤维激光的另一个好处在于模件建造，许多功率大约为300～500W的纤维谐振器，如果发生技术漏洞，更换一个合适的模块非常容易。在这种情况下，由于激光工作的时间比较长，因此也不需要配备一个训练有素的技术员。 

　　 另一种是在一些以电阻螺柱焊接为主的地区介绍的激光焊接方式——“交替龙门焊接”，当焊接时间超过50%的工作时间时，激光焊接装置更为节省。在应用方面, 现在正在应用电阻螺柱焊接，解决这个问题的办法是一种规定有两个焊接交替配置的激光。当一个配置的焊接正在运行时,另一个配置处处理头向下一个焊接位置移动，在这以后激光将转至另一个焊接配置，这项技术已由蒂森克虏伯引进。 

　　 然而，除此之外针对汽车制造商也将会出现完全新式的使世界焊接领域发生革命性变化的焊接技术，如摩擦焊接。它的优势是只需能够焊接两个零件必要的低能量输入即可，而热量变形较低。由于温度非常低, 因此，焊缝不会比材料坚硬。但也有不足之处：高强度压力和快速自转要求必须要很好地固定住金属零件。目前，只有几家公司采用这项技术来焊接铝。但无论从哪个角度来说，激光拼焊技术将会是未来车身焊接技术的发展方向！

返回页面顶部

仿国外产品的中国激光模具焊机

四年前，激光修补模具这技术在国内还是空白，大概一到两年前，国内同行视发展激光模具焊机为企业大展拳脚之法宝，纷纷在暗地里大做功夫和宣传，直到今天，才发现这块大肥肉其实很难吃得下来。但是为什么国产激光焊机又可以风光了一段辉煌时期呢？为什么到今天市场又面临挑战呢？笔者对此进行深入研究，得出如下结论： 

     1．就国产设备开发的动机而言，激光模具焊机是因为国内模具厂家的不断壮大，生产效率的不断提高而配套的一个模具修复好设备，正是大家都抱着这一观点，认为欧美产品价格昂贵，国内大部分用户都接受不了，所以大力推出低廉的国产设备； 

     2．就市场经济调整规律而言，国内没有形成规范的对该行业的调整制度，缺乏对国产激光模具焊机进行品质控制的经验，甚至几个人组成的公司就可以允许其生产经营激光焊机，于是激光模具焊机生产商如同雨后春笋般冒出来，由2004年的1到2家一下子激增到目前的十数家。 

     这些生产商主要集中在华南，华中等激光生产重要基地。正是因为供过于求，导致了生产商之间的价格竞争，设备的价格一直不断下滑，目前没有哪一家国产设备价格可以高于20万元销售，甚至10万不到； 

     3．不合理销售手法使得国产激光模具焊机陷入泥潭难以自拔。为了拉拢顾客，厂商除了降低设备售价外，还频出奇招意图控制整个市场。最明显不过的就是分期付款或者推行所谓的连锁加盟手法，购买焊机的客户只需要交付极低的首期，就可以轻松把一台全新的激光模具焊机带回家中，于是有一段时间国产设备确实是出现了销售高潮。但是随着国人对国产设备的使用和熟悉程度的越来越深入，发现单纯追求价格便宜是远远不够的，焊接的品质是否达到模具修补的要求才是最重要，于是原先购买了国产激光焊机的用户不得不重新评估该产品购买的价值了； 

     4．加工品质落后进口设备5-10年，是国产激光模具焊机走向危机的主导原因。早在上世纪90年代初期，德国就开始将激光沉积焊接这一技术应用于精密模具焊补，经过十多年经验的摸索和发展，其激光技术已经发展到一个相当发达的水平，而中国却在2004年才正式出现国产设备，单是从时间上我们已经落后别人十数年；那为何完全仿照进口设备的设计却没有达到别人的功效呢？笔者认为科学技术是非常严肃、严谨的学问，绝对不可有任何的猜测和估算的念头。激光模具焊机不等于普通激光点焊机，虽然都是相同的激光晶体，但是其应用范畴略有区别，国产设备在工作原理上做到与进口设备相类似，但是不要忘记进口设备从原材料的采购到加工，装配，调试都是非常严格而且尊顺严格的国外工业标准。例如激光产生的核心零件Nd∶YAG激光晶体，欧洲在材料的选用上和对晶体的加工工艺等明显要领先我们国家，国产设备就算在设备外形和尺寸上仿照得跟进口设备一模一样，质量上还是低人一等。 

     笔者的上述分析并非是故意贬低国产设备而抬高进口设备，更并非崇洋媚外，而是通过种种事实来反映目前中国激光模具焊机之现状。笔者相信中国的国产设备有朝一日必然会壮大和发展，甚至出口到欧美等先进发达之国家，要做到这点，必须要作出下述的努力： 

     1．国家应该进行大力的监督和质量控制，建立健全的管理制度，淘汰部分不及格的设备生产商； 

     2．两年内把激光模具焊机控制在4-5家以内，重点发展企业应该集中在华南和华中等激光比较发达的地区； 

     3．应该重点扶持国家大学研究所进行相关的研发工作，找出国产设备和进口设备差距，不断改善和提高产品质量，并且直接或者间接为企业输送相关人才； 

     4．初始阶段，可以考虑关键零部件全部自国外采购的方法，力争品质上一个台阶，尔后，再从产品材料加工工艺以及装配工艺等入手，探讨先进的加工方法，使到我们的产品与国外先进设备并驱齐进。 

返回页面顶部

激光焊接技术应用及其发展趋势

激光焊接是激光加工材料加工技术应用的重要方面之一。70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法，随着高功率CO2和高功率的YAG激光器以及光纤传输技术的完善、金属钼焊接聚束物镜等的研制成功，使其在机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等领域的应用越来越广。目前的研究主要集中于C02激光和YAG激光焊接各种金属材料时的理论，包括激光诱发的等离子体的分光、吸收、散射特性以及激光焊接智能化控制、复合焊接、激光焊接现象及小孔行为、焊接缺陷发生机理与防止方法等，并对镍基耐热合金、铝合金及镁合金的焊接性，焊接现象建模与数值模拟，钢铁材料、铜、铝合金与异种材料的连接，激光接头性能评价等方面做了一定的研究[1]。

一、激光焊接的质量与特点

激光焊接原理：激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。图1显示在不同的辐射功率密度下熔化过程的演变阶段[2]，激光焊接的机理有两种：

1、热传导焊接

当激光照射在材料表面时，一部分激光被反射，一部分被材料吸收，将光能转化为热能而加热熔化，材料表面层的热以热传导的方式继续向材料深处传递，最后将两焊件熔接在一起。

2、激光深熔焊

当功率密度比较大的激光束照射到材料表面时，材料吸收光能转化为热能，材料被加热熔化至汽化，产生大量的金属蒸汽，在蒸汽退出表面时产生的反作用力下，使熔化的金属液体向四周排挤，形成凹坑，随着激光的继续照射，凹坑穿人更深，当激光停止照射后，凹坑周边的熔液回流，冷却凝固后将两焊件焊接在—起。

这两种焊接机理根据实际的材料性质和焊接需要来选择，通过调节激光的各焊接工艺参数得到不同的焊接机理。这两种方式最基本的区别在于：前者熔池表面保持封闭，而后者熔池则被激光束穿透成孔。传导焊对系统的扰动较小，因为激光束的辐射没有穿透被焊材料，所以，在传导焊过程中焊缝不易被气体侵入；而深熔焊时，小孔的不断关闭能导致气孔。传导焊和深熔焊方式也可以在同一焊接过程中相互转换，由传导方式向小孔方式的转变取决于施加于工件的峰值激光能量密度和激光脉冲持续时间。激光脉冲能量密度的时间依赖性能够使激光焊接在激光与材料相互作用期间由一种焊接方式向另一种方式转变，即在相互作用过程中焊缝可以先在传导方式下形成，然后再转变为小孔方式。

1、激光焊接的焊缝形状

对于大功率深熔焊由于在焊缝熔池处的熔化金属，由于材料的瞬时汽化而形成深穿型的圆孔空腔，随着激光束与工件的相对运动使小孔周边金属不断熔化、流动、封闭、凝固而形成连续焊缝，其焊缝形状深而窄，即具有较大的熔深熔宽比，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：l，最高可达10：1[2]。图2显示四种焊法在316不锈钢及DUCOLW30钢上的焊缝截面形状的比较，对比的结论有以下几点：（1）激光焊和电子束焊比TIG和等离子焊的主要优点相似：焊缝窄、穿透深、焊缝两边平行、热影响区小；(2)TIG和等离子焊投资少，广泛应用了许多年，经验比较多；(3)激光焊和电子束焊在高生产率方面优势大得多。但电子束焊须在真空室或局部真空中进行。也可在空气中，但熔透能力比激光焊差；（4）激光焊和电子束焊，焊缝窄且热影响区小，因而变形最小。

2、激光焊接焊缝的组织性能

采用大功率激光光束焊接时，因其能量密度极高，被焊工件经受快速加热和冷却的热循环作用，使得焊缝和热影响区区域极窄，其硬度远远高于母材[3]，因此，该区域的塑性相对较低。为了降低接头区域的硬度，应采取焊接前预热和焊后回火等相应的工艺措施。激光回火是一种在激光焊后随即采用非聚焦的低能量密度光束对焊道进行多道扫描从而降低焊缝硬度的新工艺。激光焊接金属及热影响区的组织和硬度是由化学成分和冷却速度决定的。在激光焊接中，现行焊接工艺一般不需要填充金属。在这种情况下，焊缝的组织和硬度主要由钢板的化学成分和激光照射条件来决定。采用填充焊丝的激光焊接由于可以选择任意合金成分的焊丝作为最佳的焊缝过渡合金，因而可以保证两侧母材的联结具有最佳性能[4]。可以对高熔点、高热导率、物理性质差异较大的异种或同种金属材料进行焊接[5]，可以得到无污染、杂质少的焊缝。激光焊接加热速度快，焊接熔池迅速冷却，与普通的常规焊接在金相组织上有着很大的区别。

二、激光焊接的应用领域

1、制造业应用

激光拼焊(Tailored Bland Laser Welding)技术在国外轿车制造中得到广泛的应用[6]，据统计，2000年全球范围内剪裁坯板激光拼焊生产线超过100条，年产轿车构件拼焊坯板7000万件，并继续以较高速度增长。国内生产的引进车型Passat，Buick，Audi等也采用了一些剪裁坯板结构。日本以CO2激光焊代替了闪光对焊进行制钢业轧钢卷材的连接，在超薄板焊接的研究，如板厚100微米以下的箔片，无法熔焊，但通过有特殊输出功率波形的YAG激光焊得以成功，显示了激光焊的广阔前途。日本还在世界上首次成功开发了将YAG激光焊用于核反应堆中蒸气发生器细管的维修等[6]，在国内苏宝蓉等还进行了齿轮的激光焊接技术[7]。

2、粉末冶金领域

随着科学技术的不断发展，许多工业技术上对材料特殊要求，应用冶铸方法制造的材料已不能满足需要。由于粉末冶金材料具有特殊的性能和制造优点，在某些领域如汽车、飞机、工具刃具制造业中正在取代传统的冶铸材料，随着粉末冶金材料的日益发展，它与其它零件的连接问题显得日益突出，使粉末冶金材料的应用受到限制[8]。在八十年代初期，激光焊以其独特的优点进入粉末冶金材料加工领域，为粉末冶金材料的应用开辟了新的前景，如采用粉末冶金材料连接中常用的钎焊的方法焊接金刚石，由于结合强度低，热影响区宽特别是不能适应高温及强度要求高而引起钎料熔化脱落，采用激光焊接可以提高焊接强度以及耐高温性能[9-10]。

3、汽车工业

20世纪80年代后期，千瓦级激光成功应用于工业生产，而今激光焊接生产线已大规模出现在汽车制造业，成为汽车制造业突出的成就之一。德国奥迪、奔驰、大众、瑞典的沃尔沃等欧洲的汽车制造厂早在20世纪80年代就率先采用激光焊接车顶、车身、侧框等钣金焊接，90年代美国通用、福特和克莱斯勒公司竟相将激光焊接引入汽车制造，尽管起步较晚，但发展很快。意大利菲亚特在大多数钢板组件的焊接装配中采用了激光焊接，日本的日产、本田和丰田汽车公司在制造车身覆盖件中都使用了激光焊接和切割工艺，高强钢激光焊接装配件因其性能优良在汽车车身制造中使用得越来越多，根据美国金属市场统计，至2002年底，激光焊接钢结构的消耗将达到70 000t比1998年增加3倍。根据汽车工业批量大、自动化程度高的特点，激光焊接设备向大功率、多路式方向发展。在工艺方面美国Sandia国家实验室与Pratt Witney联合进行在激光焊接过程中添加粉末金属和金属丝的研究，德国不莱梅应用光束技术研究所在使用激光焊接铝合金车身骨架方面进行了大量的研究，认为在焊缝中添加填充余属有助于消除热裂纹，提高焊接速度，解决公差问题，开发的生产线已在奔驰公司的工厂投入生产。

4、电子工业

激光焊接在电子工业中，特别是微电子工业中得到了广泛的应用[12]。由于激光焊接热影响区小加热集中迅速、热应力低，因而正在集成电路和半导体器件壳体的封装中，显示出独特的优越性，在真空器件研制中，激光焊接也得到了应用，如钼聚焦极与不锈钢支持环、快热阴极灯丝组件等。传感器或温控器中的弹性薄壁波纹片其厚度在0.05-0.1mm，采用传统焊接方法难以解决，TIG焊容易焊穿，等离子稳定性差，影响因素多而采用激光焊接效果很好，得到广泛的应用。

5、生物医学

生物组织的激光焊接始于20世纪70年代，Klink等及jain[13]用激光焊接输卵管和血管的成功焊接及显示出来的优越性，使更多研究者尝试焊接各种生物组织，并推广到其他组织的焊接[14、15]。有关激光焊接神经方面目前国内外的研究主要集中在激光波长、剂量及其对功能恢复以及激光焊料的选择等方面的研究[16-18]，刘铜军进行了激光焊接小血管及皮肤[19]等基础研究的基础上又对大白鼠胆总管进行了焊接研究[20]。激光焊接方法与传统的缝合方法比较，激光焊接具有吻合速度快，愈合过程中没有异物反应，保持焊接部位的机械性质，被修复组织按其原生物力学性状生长等优点[21]将在以后的生物医学中得到更广泛的应用。

6、其他领域

在其他行业中，激光焊接也逐渐增加特别是在特种材料焊接中国内进行了许多研究，如对BT20钛合金[22]、HEl30合金[23]、Li-ion电池[24]等激光焊接，德国玻璃机械制造商Glamaco Coswig公司与IFW接合技术与材料实验研究院合作开发出了一种用于平板玻璃的激光焊接新技术。

三、激光焊接设备的智能化控制

激光焊接监控自动化的关键之一是熔池的实时监视，因此，跟踪传感器的选择成为了一个至关重要的前提。在所有传感器中，光学传感器以其灵敏度和测量精度高，动态特性好，于工件无接触及包含的信息量大等特点，成为发展得最快的跟踪传感器，而CCD(Charge-coupled Device电荷耦合装置)集成光学器件的应用又使得光学传感器上升到了视频传感的新高度[25]。激光焊接的优点之一是焊接速度快，薄板的焊接速度可达10m／min以上[26]，在高速连续的焊接过程中，如果出现焊接缺陷，将在极短的时间内造成大量的废品。实现在线的激光焊接质量监测是保证质量的十分重要的环节，华中科技大学设计的信号处理及反馈控制系统通过将声、光传感器所采取的信号放大、滤波、双限比较后进行A／D转换，再将数字信号由微机进行处理等，对激光输出功率、焊接速度、离焦量等工艺参数进行控制实现最佳工艺数[27]。解决熔透问题，基本前提是对激光焊接过程进行实时检测和控制，提取激光焊接的特征信号。近十年来，国内外的研究机构主要针对焊接过程中光致等离子体产生的声、光、电、热等信息进行提取，并分析处理，寻找特征信号[28，29，30]。在填丝激光焊接时，激光填丝焊对接间隙宽度是主要的参数，为了保证缝全长都取得良好均匀的成形，实现高质量的激光填丝激光焊，开发了高精度对缝间隙检测传感器以从高质量送丝控制系统[31]。

对于激光深熔焊而言，利用光学传感器检测焊接过程中的等离子体和反射激光的信号特征是一种简单而有效的实时检测焊接过程的方法[32]。目前，利用光电管检测焊接过程中的等离子体或反射光的方法主要从工件侧面或与激光同轴两个方向进行。至于光学传感器的选择，有三种不同波段的传感器可用于激光焊接过程检测。如紫外波段的传感器用于CO2激光焊接时的等离子体检测，可见光波段的传感器用于CO2和Nd：YAG激光焊接过程等离子体或金属蒸汽羽焰的检测，红外波段用于Nd：YAG激光焊接的检测。到目前为北，检测到的光学信号与激光焊接参数，如焦点位置的关系已有很好的研究成果并被应用[33]；另外利用光学传感器对激光焊接过程中产生的缺陷，如烧穿、孔洞或驼峰状表面缺陷的检测也有相关报道[34]。

四、激光焊接发展趋势以及需进一步探讨的问题

1、复合焊接(YAG激光与脉冲MIG复合焊接、Nd：YAG和受激准分子激光叠加)

人们在广泛应用激光焊接技术的同时，不断地对其进行深入的研究，发现它有一定的缺点：在激光焊接过程中，母材受热熔化、汽化，形成深熔小孔，孔中充满金属蒸汽，金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收、反射激光，降低金属材料对激光的吸收率，使激光的能量利用率降低；对焊接母材端面接口要求高，容易产生错位；容易生成气孔疏松和裂纹；焊后在母材端面之间的接口部位有存在凹陷，焊接过程不稳定等等[35]，为消除或减少单热源激光焊接的缺陷，人们在保持激光加热优点的基础上，利用其他热源的加热特性来改善激光对工件的加热，从而把激光与其他热源一起进行复合热源焊接[36-39]。主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接以及双激光束焊接等。激光与电弧焊接结合起来，这种复合工艺综合了激光与电弧的优点，即将激光的高能量密度和电弧的较大加热区组合起来，其优点1)可增加焊接熔深2)提高焊接速度与生产率3)改善接头性能4)降低设备成本同时，通过激光与电弧的相互作用，来改善激光能量的耦合特性和电弧的稳定性，以获得一种综合的效果。但是由于电弧的引入增加了焊接的热输入，从而必然使焊接热影响区和热变形增大。激光塑料焊接

2、激光焊接的控制(熔池尺寸、等离子效应等)，激光焊接模型

在激光焊接过程熔透控制研究中，建立熔池形状参数与焊接工艺之间的关系是关键问题，在实验过程中，对熔池形状信息获知得越丰富，对焊接过程熔透控制的效果越理想。许多学者根据激光深熔焊中的小孔机制，对激光焊接的温度场、液体流动及小孔形状尺寸进行了计算并取得了一定效果，如Dowden等人提出了入射激光的逆韧致吸收模型，假定能量通过传导机制传递给小孔壁，通过解热传导方程，得到了一个最大的理论熔深[40]，Sonti等人采用二维有限元非线性模型进行了铝合金激光深熔焊接传输过程的三维计算，得到了激光焊接的三维温度场[41]，Downden分析小孔内的能量和压力平衡，建立一个小孔内液体和蒸气流动的通用模[42]，王海兴等对前人提出的计算激光焊接深熔焊过程中熔池尺寸的方法进行了检验、改进与推广，从激光焊接过程中的能量平衡出发，预报了不同焊接工况下熔池的尺寸[43]，刘顺洪进行了薄板激光焊温度场的分析与数值模拟，在空间域上用加权余量法，时间域上用有限差分法离散，考虑了材料热热物性参数的温度相关性、熔化潜热以及对流辐射等对温度场的影响，建立了有限元方程，并编制了相应的程序[44]。随着图象传感方法的改进，使人可以从熔池图象获得熔池形状更多的特征信息，如熔池的宽度、长度和面积，利用这些信息建立同激光焊接工艺参数之间的关系，将对激光焊接的焊缝质量控制中有着重要的作用，这将是激光焊接研究的一个重要方向。激光塑料焊接

3、激光焊接的激光发生器及其工艺发展趋势激光塑料焊接

目前的激光焊接所使用的激光器主要为大功率CO2激光器和脉冲Nd：YAG激光器[45]，激光器的发展仍然集中于激光设备的开发研制，如提高电源的稳定性和寿命，对于CO2气体激光器要解决大功率激光器的放电稳定性，对于YAG固体激光器要研制大容量、长寿命的光泵激励光源。采用直接二极管阵列激光输出波长在近红外区域的激光平均功率已达lkW，光电转换效率接近50％，这些激光设备和技术，将在焊接应用方面发挥更大的作用。在激光加工加光束质量及加工外围装置研究，应研究各种激光加工工艺对激光光束的质量要求、激光光束和加工质量监控技术，光学系统及加工头设计和研制，开展焊接工艺及材料、焊接工艺对设备要求及焊接过程参数监测和控制技术研究，从而掌握普通钢材、有色金属及特殊钢材的焊接工艺。激光塑料焊接

返回页面顶部

激光塑料焊接的工艺要求

 

激光焊接的最新进展

高能束流焊接的功率密度（Power Density）达到105W/cm2以上。

束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。属于高功率密度的热源有：
等离子弧、电子束、激光束及复合热源  激光束+Arc（TIG、MIG、Plasma）。
当前高能束流焊接被关注的主要领域是：①高能束流设备的大型化—功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。②新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。③设备的智能化以及加工的柔性化。④束流品质的提高及诊断。⑤束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。⑥束流的复合。⑦新材料的焊接。⑧应用领域的扩展。

1
激光焊接的最新进展

1.1
新型激光器

（1）直流板条式（DC Slab）CO2激光器、（2）
二极管泵浦的YAG激光器、（3）CO激光器、（4）半导体激光器、（5）准分子激光器。
1.2
激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式

以美国PRC公司为例，几年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500~2000W，而近期的主导产品是4000~6000W，6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35 mm和40 mm。

1.3
设备的智能化及加工的柔性化

尤其是对YAG激光，由于可用光纤传输，给加工带来了极大的方便。

其主要特点是：①一机多用。②采用一台激光机可进行多工位（可达6个）加工。③光纤长度最长可达60m。④开放式的控制接口。⑤具有远距离诊断功能。

1.4
束流的复合

最主要的是激光－电弧复合。深熔焊接时，熔池上方产生等离子体，复合加工时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合加工可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。

激光－电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。

GMA成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性，其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。

从能量观点看，激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度；二是两热源相互作用的叠加效应。
GMA、激光加丝和激光电弧复合三种方法焊接时线能量、焊缝断面以及能量利用率的比较。

Laser-TIG Hybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了一种激光双弧复合焊接，与激光单弧复合焊相比，焊接速度可增加约1/3，线能量减小25%。

英国Conventry大学现代连接中心亦有Laser-plasma复合焊接的报导。其优点是：提高焊接速度和熔深；由于电弧加热，金属温度升高，降低了金属对激光的反射率，增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上，还要在12 000W CO2 激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行，并为机器人进行PALW打基础。

1.5
激光、工件与保护气体相互作用的研究

1.6
铝合金的激光焊接

铝合金由于比强度高、抗腐蚀性好而得以广泛应用。CO2激光焊接铝合金的困难主要在于高的反射率以及导热性好，难以达到蒸发温度、难于诱导小孔的形成（尤其是对Mg含量比较小时）以及容易产生气孔。提高吸收率的措施除了表面化学改性（如阳极氧化）、表面镀层、表面涂层等外，也有用激光－TIG、激光－MIG的报道，其中MIG－DC electrode position方法由于表面的清理作用强和加丝的合金化作用效果为好。


最近，比利时的L Cretteur和法国的S Marya对6061铝合金进行了混合气和焊剂的CO2激光焊。在给定的试验条件下表明：70%He+30%Ar、气流方向与焊接方向相反时效果为好；针对穿透焊接时焊缝背面容易产生下垂缺陷，采用75% LiF+25%LiCl的焊剂，起到了祛除氧化、改善熔化金属与背面母材的接合，使背面焊缝具有"上翘"效应，在较宽的参数区间内形成了规整的焊道。对6061铝合金的焊接表明，焊缝强度可达到母材的90%。

1.7
激光熔覆

激光熔覆与其它表面改性方法相比，加热速度快、热输入少，变形极小；结合强度高；稀释率低；改性层厚度可精确控制，定域性好、可达性好、生产效率高。

激光熔覆除用于民品外，英、美等国也已用于航空机发动机Ni基涡轮叶片的耐热、耐磨层的熔覆及修复。

返回页面顶部

高能束及特种激光焊接技术的发展

前言
      高能束流焊接的功率密度（Power Density）可达到105W/cm‑­2以上。束流可由单一的电子、光子、电子和离子或二种以上的粒子组合而成。目前，用在焊接领域的高能束流主要是等离子弧、电子束和激光束。TIG（Activating—Flux TIG）焊亦具有高能束流焊接的特点。爆炸焊能将相同的、特别是不同的金属组合，简单、迅速、和牢固的焊接在一起，其最大用途是制造大面积的不同形状、不同尺寸、不同用途的双金属及多金属复合材料。
      1 高能束流焊接当前被关注的领域特点
当前高能束流焊接被关注的主要领域是：
⑴高能束流设备的大型化 — 功率大型化及可加工零件（乃至零件集成）的大型化。
⑵新型设备的研制，诸如，脉冲工作方式以及短波长激光器等。
⑶设备的智能化以及加工的柔性化。
⑷束流品质的提高及诊断。
⑸束流、工件、工艺介质相互作用机制的研究。
⑹束流的复合。
⑺新材料的焊接
⑻应用领域的扩展。
      2 激光焊接的最新进展
2.1 新型激光器
1) 直流板条式（DC Slab）CO2激光器，这种激光器被誉为CO2激光器新的里程碑， 光束质量极好（k > 0.8）,消耗气体少（0.3L / h），运行可靠、免维修，运行费用低，商品型的已达3500W 。
2）二极管泵浦的YAG激光器， 二极管泵浦可以使用近20000小时，而LAMP泵浦时，500小时左右就要更换泵浦灯，该类激光器商品型的已达5000W。
3）CO激光器， 波长5.3μm ，是CO2激光的一半，发散角也为CO2激光的一半，同样的条件下，PD 为CO2的4倍 。
4）半导体激光器， 波长0.85～1.65μm ，可用光纤传输，体积小，输出功率已达3 kW。
5) 准分子激光器， 波长处于紫外波段，范围193～351nm ，约是YAG激光器的1/5和CO2激光的1/50 ，单光子能量比大部分分子的化学键能都高，能深入材料分子内部进行加工，加工基理是基于光化学作用，在非放热效应下进行，因此，材料变形极小。准分子激光器还可调谐，功率水平在实验室已达千瓦级。
2.2 激光器功率的大型化、脉冲方式以及高质量的光束模式
以美国PRC(Penn Research Corporation)公司（北美最大的快速轴流CO2激光器制造厂家）为例，几年前，用于切割的CO2激光器功率主要是1500～2000W，而近期的主导产品是4000～6000W，6000W可切割的不锈钢厚度、碳钢厚度分别为35mm和40mm 。
PRC激光器有三种脉冲方式。切割金属板开始要打孔时，采用超脉冲可使金属立即被蒸发而形成穿孔；切割时使用门脉冲可减小热影响区，割缝窄，切割面光洁度高；采用超强脉冲（Hyperpulse）焊接反射性极强的Al 、Cu时，脉冲尖峰先将材料表面温度升高甚至熔化，以提高材料对激光能量的吸收，使连续波焊接稳定进行；对于表面镀锌材料，超强脉冲的尖峰可将其蒸发，以利于连续波激光焊接的进行；切割时采用超强脉冲，能减少甚至消除挂渣现象。不同功率范围的激光，用于不同目的时，对光束模式的要求也不同。
2.3 设备的智能化及加工的柔性化
尤其是对YAG激光，由于可用光纤传输，给加工带来了极大的方便。瑞士LASAG公司的FLS 系列YAG固体激光机颇在这方面有代表性。其主要特点是：
⑴一机多用，一台激光机同时具有焊接、切割、打孔和剥离（Laser Ablation）等功能。
⑵采用一台激光机可进行多工位（可达6个）加工。既可进行不同工位的分时加工，也可进行几个（多至6个）工位的同时加工（能量多工位分配）。
⑶光纤长度（从激光加工机到工位的距离）最长可达60m 。
⑷开放式的控制接口，可与CNC、PLC、PC等直接相连。
⑸具有远距离诊断功能。
2.4 束流的复合
最主要的是激光 — 电弧复合（Laser Arc Hybrid）。复合加工时，激光产生的等离子体有利于电弧的稳定；复合加工可提高加工效率；可提高焊接性差的材料诸如铝合金、双相钢等的焊接性；可增加焊接的稳定性和可靠性；通常，激光加丝焊是很敏感的，通过与电弧的复合，则变的容易而可靠。
激光 — 电弧复合主要是激光与TIG、Plasma以及GMA。通过激光与电弧的相互影响，可克服每一种方法自身的不足，进而产生良好的复合效应。
GMA (GAS Metal Arc)成本低，使用填丝，适用性强，缺点是熔深浅、焊速低、工件承受热载荷大。激光焊可形成深而窄的焊缝，焊速高、热输入低，但投资高，对工件制备精度要求高，对铝等材料的适应性差。Laser-GMA的复合效应表现在：电弧增加了对间隙的桥接性（Ability of gap bridging），其原因有二：一是填充焊丝，二是电弧加热范围较宽；电弧功率决定焊缝顶部宽度；激光产生的等离子体减小了电弧引燃和维持的阻力，使电弧更稳定；激光功率决定了焊缝的深度；更进一步讲，复合导致了效率增加以及焊接适应性的增强。
激光 — 电弧复合在1970年就已提出，然而，稳定的加工直至近几年才出现，这主要得益于激光技术以及弧焊设备的发展，尤其是激光功率和电流控制技术的提高。
激光电弧复合对焊接效率的提高十分显著。这主要基于两种效应，一是较高的能量密度导致了较高的焊接速度，工件对流损失减小；二是两热源相互作用的叠加效应。焊接钢时，激光等离子体使电弧更稳定，同时，电弧也进入熔池小孔，减小了能量的损失；焊接铝时，由于叠加效应几乎与激光波长无关，其物理机制和特性尚待进一步研究。

Laser-TIG Hybrid可显著增加焊速，约为TIG焊接时的2倍；钨极烧损也大大减小，寿命增加；坡口夹角亦减小焊缝面积与激光焊时相近。阿亨大学弗朗和费激光技术学院研制了—种激光双弧复合焊接（HyDRA－Hybrid Welding With Double Rapid Arc），与激光单弧复合焊相比，焊接速度可增加约三分之一，线能量减小25% 。

英国Conventry大学现代连接中心（Centre f Advanced Joining）亦有Laser-plasma复合焊接的报导（PALW－Plasma Arc augmented Laser Welding）。其优点是：提高焊接速度和熔深；由于电弧加热，金属温度升高，降低了金属对激光的反射率，增加了对光能的吸收。在小功率CO2激光试验基础上，还要在12000W CO2激光以及光纤传输的2kW YAG激光器上进行，并为机器人进行PALW打基础。

2.5 激光、工件与保护气体相互作用的研究

激光、工件、保护气体相互作用与离焦量关系密切，在一定离焦范围内为深熔焊接，产生显著的等离子体，超过一定的离焦范围，则为热传导焊接，等离子体的影响比较小。

等离子体对入射激光具有折射、吸收、散焦以及屏蔽作用，这是激光焊接中的一个重要问题。

法国A · Poueyo－Verwaerde等诊断了CO2激光焊接等离子体。热电探测器用于记录反射的激光，可见光光电管用于收集等离子体辐射；通过多通道光谱仪进行光谱分析；用高速摄影机记录等离子体的图像。经过分析，得到了电子温度、电子密度与工件表面距离的关系以及反射率与等离子体亮度的关系。

德国Stuttgart大学进行了CO2激光深熔焊时激光焊接等离子体对激光聚焦性影响的研究。提出了焦平面上有效功率密度分布的概念 ，焦平面上功率密度减小是由于等离子体对激光吸收以及折射引起，等离子体折射情况取决于等离子体尺寸、位置和温度；采用He-Ar混合气比采用单一气体可更有效地抑制等离子体的负面效应。

Helmut Schmalenstroth等人用1kW的Nd：YAG进行激光焊接研究时，使用的气体有Ar 、He 、N2 以及Ar + O2 、Ar + CO2 、Ar + CO2 +O2 ，适当的混合气可增加熔深和焊速，降低成本，

在激光焊接过程控制方面，有使用电容传感系统测量和控制焦点位置报道，其机理是基于传感器的振荡频率由于焦点变化扰动而不是常数。当金属蒸气和保护气的电离密度和程度变化时，喷嘴电极和工件之间介质的介电常数发生变化。德国的Hillerich博士指出，电离原子和电离分子对介电常数ε的影响可用Drudench公式表示。

基于相同的原理，电容传感系统也可用于焊接速度和焊接缺陷的检测与控制。

返回页面顶部

乐普科光电
提供先进的激光塑料焊接技术

□乐普科(天津)光电有限公司苏州分公司  杨学宝

德国LPKF公司成立于1976年，是德国的一家上市公司。多年来，该公司以创新为特色，致力于开发电子行业的专用设备和技术，研发并生产了各种机械部件、传动系统、激光源、控制系统以及相关的软件，以为客户提供整体的解决方案。在快速样品PCB制作、SMD漏版激光切割、PCB激光切外型/钻微孔、3D-MID激光直接成型、激光塑料焊接等行业中，LPKF公司一直居于领导地位。目前LPKF公司已在全球50多个国家和地区设立了销售和服务网络，其中乐普科（天津）光电有限公司（以下简称“乐普科光电”）是其在中国设立的独资公司，该公司还在苏州、深圳设有分支机构。
在Chinaplas 2007展会中，乐普科光电展示了LPKF的激光塑料焊接技术。乐普科光电总经理花樑先生介绍说，LPKF激光塑料焊接技术是一种最新的接合技术，相对超声、热板、振动等常规方法，具有焊接稳定可靠、清洁安全、精密牢固、热学/机械应力小、省模具、残渣少、无飞边、焊缝修改灵活等优点，可焊接多种材料，如PA、PC、PBT、POM、PP、PVC等，适用于汽车传感器封装、油料器件，医药产品，食品包装等应用领域。同时，LPKF激光塑料焊接技术还属于一种三维塑料电路技术，这是一种全新的机电一体化技术。利用激光加工塑料壳体的表面，可形成线路图，即三维模塑互连器件。其优点是：制程短，仅需注塑、成型、金属化三步；精度高，线宽间距150μm；柔性大，CAD数据激光直写，无需模具。该技术适用于手机内置天线、汽车电子、传感器等应用领域中，目前一些国际知名公司已将该技术应用于生产中。
花樑先生表示，基于LPKF长期以来在激光塑料焊接技术领域中积累的丰富经验，该公司能够为客户提供专业化的技术服务和指导，帮助客户应用这一先进的焊接技术更好地解决生产中的诸多问题。

返回页面顶部

传感器外壳激光塑料焊接

□乐普科(天津)光电有限公司苏州分公司  杨学宝

完美的密封
自动变速箱的一种新型线性选择距离传感器外壳密封，可采用激光塑料焊接实现。这种工艺特点是，循环时间短，过程在线控制，焊缝强度高，无焊接耗材。
几年前，位于德国施派尔的泰科安普公司给自动变速箱开发了一种新型的线性选择距离传感器。这种传感器记录自动变速箱驱动模式的自由行程，位于油箱和档位控制器附近，现场环境恶劣。因此其外壳的焊接是个特别挑战，必须确保其密封性终生可靠。在细致评估了各种焊接方法后，最终选择了激光焊接。
激光塑料焊接的优势在于，工艺循环时间短，在线控制方便，焊接强度高，无需焊料。此外，不像超声或振动焊接，它不发生振动和变形。
根据变速箱环境条件，考虑温度、温度变化、热冲击和苛刻的化学物质等因素，材料选择了GF25％的PA6/6T。下面壳体添加了碳黑以吸收激光，而上面盖子是本色PA6/6T以便激光透过。
补偿生产误差
考虑到功能性和生产边界的条件，依据工艺的要求来合理安排外壳的生产。重点在于循环焊接，它可在焊接过程中调整注塑模具的制造误差，并完成焊接轨迹的监控。通过同步循环焊接，夹具的接触压力、焊接轨迹、焊接时间都可以被测量并用作质量评估手段。
传感器生产商和设备供应商合作，为产品选择了合适的激光焊接系统。电镜扫描激光塑料焊接系统由紧凑型焊接头和单独的控制柜组成。焊接头包括激光器、光路控制等部件，其结构和夹具技术、以及其它部件确保激光安全等级为1级。
由于结构紧凑，可以容易集成到旋转台或生产线中。控制主板包含了控制单元、用户接口和激光器周边器件。
为适应生产需要，选择了八分度旋转台带1只机械装配手的焊接系统。工件的拾取靠气动机械手，根据质量控制系统分类，它利用弯钩来匹配工件。若需要，也可升级为全自动上下料处理系统。
同时值得提到的是友好的人机界面，生产时操作简单快速。可编程软件ProSeT更是提供了生产的灵活性，设备供应商开发的这套软件可快速编辑焊接轨迹、速度、激光功率等参数。借助焊接轨迹管理模块和夹具快速转换系统，传感器生产商利用此系统可进行多种应用焊接。
新开发的诊断模块第一次应用在此焊接设备来探测透光工件的表面烧伤。表面烧伤是由工件上/内杂物导致，可引起焊接失败和留下疤痕。
在连续生产中，对激光焊接设备的经验和对焊接工艺的经验同样重要。工艺的稳定性，保证材料和焊缝变化时仍然高产量；设备的实用性，源于实际免维护二极管激光源和可靠的机械、电气部件。

图1
自动变速箱线性选择距离传感器，其外壳的密封可使用激光塑料焊接

图2
电镜扫描激光焊接系统由紧凑型焊接头和单独的控制柜组成，可以集成到旋转定位台上或生产线中

返回页面顶部

塑料的激光复合焊接技术

借助于卤素灯的加热，激光复合焊接克服了常规焊接工艺的缺陷，可获得较大的工艺窗口和较快的焊接速度，焊缝强度也显著提高，使得三维大件产品的焊接成为可能。

□乐普科(天津)光电有限公司苏州分公司  杨学宝

概述
据统计，全球范围内的塑料焊接设备年销售份额中，摩擦和热板焊接占据的比重最大。这两种技术都可提供多种经济的焊接系统，但它们都属于接触式焊接方式，难免会对工件或者治具产生较大的机械应力。而轮廓焊接则对注塑工件的要求非常严格，且焊接周期时间长，也限制了其应用范围。
一旦上述缺陷成为选择工艺时考虑的决定性因素，则非接触式红外辐射激光焊接的优势便凸现出来，并深受人们青睐。应用这种方法进行焊接时，激光首先穿透顶层材料到达焊接区，但在穿透的同时会稍有衰减，而剩余的激光到达焊接区时被底层材料吸收，由此产生热量，再借助夹具向塑料工件施加压力，并同时将热量传导给顶层工件，从而使结合面的塑料熔化，最终将工件焊接起来（见图1）。

图1   激光塑料焊接原理

这一原理的应用可追溯到上世纪70年代，当时采用白炽灯作为光源。然而，由于这种灯泡的发光效率太低，当时所能获得的焊接速度只有几mm/s。
到了90年代，激光被认为是很好的光源，并开始引入焊接塑料。激光焊接的能量易于控制，光束强度好，且焊接的稳定性和效率都得到了提高，尤其适合焊接电子封装外壳。尽管人们千方百计地试图把激光焊接扩展到较大、复杂的三维产品中，但至今仍未有成功应用。由于大的注塑件往往有较大的几何误差需要补偿，激光焊接固有的持久热接触则限制了其在这方面的应用。
因为注塑工件存在误差，在焊接过程中最大限度地容忍工件间的结合间隙是非常必要的，而激光复合焊接同时具有激光焊接和卤素灯红外焊接的优点，可很好地克服常规的激光塑料焊接的各种缺陷，可焊接那些尺寸较大的三维工件。由于增添了卤素灯作光源，不仅减小了所需激光的功率，相应地也降低了费用。本人将讨论较大温度场效应，并揭示较之常规激光焊接的优点。
激光复合焊接
1、焊接原理
激光复合焊接时，焊接的能量由半导体激光和辅助热源（如卤素灯）同时提供，二者均安装于焊接头内部。卤灯发出的多频谱光直接对上层材料进行加热，这样相对于常规的激光焊接，焊接面的温度传导更均衡，且会有不同的横向热流产生。
2、系统构造
如图2所示，作为工业用途的激光复合焊接头主要由卤素灯反射镜、激光透镜和压力夹具组成。安装在焊接头上的机械手通过控制焊接头可完成复杂的三维轨迹运动。

图2 激光复合焊接头

然而，将激光和卤素灯光聚焦于一点非常具有挑战性。一般，激光由二极管激光器产生，可用光纤和透镜等普通光学元件进行聚焦。而卤素灯光的聚焦方法，则是把其灯丝放在椭球反射镜的一个焦点上，这时灯光汇集到反射镜的另一个焦点上，并和位于焊接面上的激光焦点重合（见图3）。由于灯光属于非相干光，因此焊缝和灯丝之间留一小段距离是十分必要的。这样可最大程度地将能量集中在焦点处。相对于直射光的圆形焦点，椭球反射镜的排列可导致灯光分在较大的椭圆截面上。图3中的β角为最小入射角，是椭圆反射镜的主轴与普通光学元件的主轴之间的夹角。最小入射角β由反射镜所需空间决定，最大可能强度可达81%。这样，总体的最大灯光强度就由三只灯叠加得到。据测量，由这种方式得到的聚焦光斑的直径大约是10mm。

图3激光源和卤素灯组合

3、工艺
由典型的二极管激光器产生的激光其波长在808～980nm之间，可几乎无损失地穿过2mm厚的PC样片（见图4）。热作用区位于吸收层。有研究表明，焊缝强度随透光层材料熔化深度的增加而增加。

图4 激光光谱和PC材料吸收

由于激光复合焊接时不仅有激光热传导，还有卤素灯光加热，因此上层材料的热作用区会变大。两种光源对材料的散射作用不同，如半结晶材料中的晶体或普通的增强玻纤，半结晶材料会使卤素光的散射均匀化而非削弱之。但是，激光的绝对强度仍要比卤素光高出一个数量级。
4、实验部分
由于卤素灯的额外加热，激光复合焊接时要维持最大拉伸强度并提高焊接速度是有可能的，这可以通过实验进行验证。叠焊材料选用黑色和自然色两种PC材料， 并应用激光复合焊接和常规激光焊接两种焊接方式焊接40mm×20mm×2mm的T字形样本。焊缝强度用常规的拉伸测试确定，焊缝面积限于80 mm2，且由吸收层的长度和厚度决定。若材料因输入能量高而产生变形，并导致焊缝变宽，那么在计算下述数据时需考虑在内。
图5所示是材料进行激光复合焊接和常规激光焊接后的拉伸强度和焊接速度对比图，其中激光复合焊接时设定激光的功率为5W，卤素灯的功率为160W。

图5 PC材料的拉伸强度和焊接速度对比图

实验结果表明，激光复合焊接可获得较大的工艺窗口和较快的焊接速度，焊缝强度也显著提高，工件的结合间隙的适应能力也提高了2倍。由图5可以看出，在总的光强仅提高约50%的情况下，焊接速度可提高4倍，且最大拉伸强度也有明显提高。
由于注塑工件存在误差，在焊接过程中，最大限度地适应工件的结合间隙是非常必要的。为此，实验还准备了不同间隙深度的样本进行测试，其中间隙深度是焊缝总长度的一半。当间隙为0.2mm时，激光复合焊接的强度可达原材料强度的71%。借助夹具压力，激光复合焊接可焊高达0.4mm的间隙，而常规激光焊接对于超过0.1mm的间隙就很难焊接了。
焊接冷却时产生的残余应力往往会导致产生应力裂纹。为了减小残余应力，工件在焊接后往往要进行回火处理。图6所示为焊缝在不同浓度的丙酮溶剂中浸泡5min后的截面图。从图中可明显看出，激光复合焊接极大地减小了残余应力，且由于第二热源的存在和温度分布的改良，在焊接过程中材料的蠕变已达到顶点，因此也无需进行后续的回火处理。

图6 应力裂纹测试

应用报告
激光复合焊接的主要应用之一是汽车尾灯。出于美观，车灯的焊缝不能被看出来，而常规的连接技术，如胶粘或振动焊接等，往往做不到这一点。韩国的汽车零部件供应商SL Corporation公司曾利用激光复合焊接技术做了大量的测试，并与其他的相关技术做了对比。结果表明，激光复合焊接可更好地满足焊缝的视觉美观要求，且焊接速度最快，焊接强度最高。
一般，汽车尾灯的外壳为PMMA材料，并随添加颜料的不同，其颜色呈黑色、灰色或红色，玻璃盖子则是透明或红色的PC材料。在同一台焊接设备上完成所有的颜色组合焊接，焊缝总长约1000mm。为保证焊缝的焊接质量，需对尾灯设计做轻微的修改，如增加外壳的硬度，以免在安装压力夹具时发生移动。
在施加压力时，使用夹持手指和顺序夹持模块相结合的技术能够取得很好的效果。由于尾灯默认的锐角小于45°，若仅使用夹持手指，则在焊接灯外边缘时，夹持手指的高压力会导致上层材料在焊接方向移动。通过几个顺序夹持元件可以有效防止材料的移动，很好地解决这一这个问题（见图7）。
大量测试表明，激光复合焊接在焊接汽车尾灯时具有极大的优势：焊缝美观、焊接质量稳定、无气泡裂纹，且焊接速度比常规激光焊接快近5倍，焊接强度也同步提高。整个焊接过程可在30s内完成，汽车尾灯（见图8）的焊接与产品的颜色无关，且无需进行后续去应力的热处理。

图7 顺序压力夹持模块

图8激光复合焊接的汽车尾灯

结论与展望
常规的激光塑料焊接工艺非常可靠，且焊缝强度高，但仍无法应付那些复杂的三维大件产品。而借助卤素灯，激光复合焊接可显著改善工艺效果，焊接速度可提高2倍以上且不会降低焊缝强度，事实上，最大可达拉伸强度还有所提高。激光复合焊接扩大了工艺窗口，提高了工件的结合间隙的适应力，且显著减小了残余应力减小，从而保证了焊接工艺的稳定性。这也使得激光复合焊接工艺在焊接三维大件产品时具有极大的优势。

返回页面顶部

焊接与切割展望：下一代连接技术

北京埃森焊接与切割展览会获得了众人瞩目的巨大成功，成为该领域亚洲最大、世界第二大的焊接专业展览会，仅次于德国埃森的国际焊接与切割展览会。贸易展览会的主要目的就是开发市场、展示技术革新和发展趋势。2007年6月在上海，即北京?埃森焊接与切割展览会20周年之际，会突出展现焊接技术的一些发展趋势，有些趋势将会在未来和以后的北京?埃森焊接展上反映出来。为此特做以下阐述： 
      （1）在新技术产品的开发和现有技术产品的再开发中，人们非常注意材料的优化使用，其中考虑到局部承载的应力。即使是单个的零件，也越来越多地由不同的材料复合而成。例如用不同厚度和表面质量的不同钢板制成的剪裁焊接复合零件，在零件的局部加上涂层，用以防腐防磨损。此外，钢材与轻金属或塑料的结合越来越多地应用于轻型结构中，而且，镍基合金在发电站和飞机发动机的制造中也越来越重要。
　　 （2）从更加广泛的意义来说，连接技术工艺对实现这些目的是必要的，将来会成为快速、无故障、可靠生产的核心要素，被集成到制造工艺链中。因此，连接工艺具有经济意义，对于生产增值做出了重要的贡献，有着良好的发展前景。连接技术在产品寿命的各个阶段发挥着极其重要的作用。这些阶段包括：产品的设计、开发、制造、使用、维护和修理，以及回收和处理。为此，综合产品、生产和材料开发方面的要求，在研究、开发、制造和应用过程中，不断采用交叉学科的技术手段。
      （3）连接中，不仅机械化和自动化程度会增加，工业机器人的应用也会增加。出于经济上的考虑，在连接工艺和材料的应用和再开发中，过程和特性模拟将成为关键因素。这些工艺和材料如不采用可靠的模拟方法，在将来就无法得到应用。连接工艺的模拟技术，即使对生产过程也可以实现虚拟测试和连接工艺的优化；可以在连接加工之前安排质量保障的计划和实施，有助于连接的实施和维修。在初期，它们还能被用来对制造、维修人员进行培训。我们的目的应该是根据过程模拟、结构模拟和材料模拟的要素，运用通用的概念来模拟整个工艺过程。 
      （4）从技术基础来说，目前的焊接性定义必须进一步细分为焊接的可能性、焊接的适合性和焊接的可靠性，即零件进行焊接的可能性、材料的适合性和焊接结构的可靠性。除了焊接技术工艺外，这些术语还考虑到不断扩展的钎焊、粘接、机械连接和涂布等连接工艺。 
　　 （5）维修的概念越来越重要，特别是道路车辆制造中的连接产品。便于修理的理念必须是产品开发中的一个不可缺少的部分，必须考虑采用高强度钢、轻型金属合金、塑料和剪裁焊接板以及应用激光焊接工艺、粘接和机械连接。这些因素之所以重要，是因为应用在生产中的连接工艺对车辆的维修成本会产生直接的影响。此外，第三方和个人车辆险的成本不仅取决于发生事故的频繁程度，而且取决于维修成本。如果连接工艺只能加快制造过程，但在维修时却会产生很高的费用，就没有达到预期的目的。模块式的制造方法适合于修理，特别是在车辆制造方面得到了应用，而且要开展新型修理技术人员的资格培训。
　　 （6）人们对环境保护的愿望，使他们对技术有着特别的期待，这也适用于连接技术。对这方面的要求可以举例如下：经济地利用一次和二次能源，节约原材料，避免、消除或储存残留材料，选择和利用可再生的材料以及对被连接零件进行回收。此外，采取措施解决连接技术应用中的健康与安全问题也迫在眉睫。
　　 （7）将来，在应用过程中会出现各种连接技术之间的竞争。这里，不仅各种热连接技术之间会相互竞争，而且低热和“冷”连接技术之间也会产生竞争。以下简要说明各种连接技术：
　　 第一，气体保护弧焊仍占居主导地位，最新的研究有助于这些工艺的应用和进一步发展。但是，对未来的预测表明，气体保护弧焊的增长不会像过去那样快。 
　　 第二，由于其工艺性能和生产率，电阻焊仍会占据重要地位，但由于机械连接技术和粘接技术得到了更多的应用，电阻焊会失去自己的应用领域。有待于观察的是，电阻点焊和粘接等组合式工艺是否能够获得成功。
第三，电子束焊接工艺，特别是激光束焊接工艺，由于从研究成果到实际应用的快速转化而显得日益重要，因而电子束焊接的增长率就会降低。
　　 （8）事实表明，对复合式焊接工艺的需求在扩大，在实践中得到了更多的应用。在这方面，最初研究的多是激光焊接与气体保护金属弧焊的组合工艺。应用中也有采用激光焊与气体保护钨极氩弧焊和等离子弧焊的组合。从根本上来说，这些不同焊接工艺中的焊接过程是在一个共同的熔池和一个共同的加工区域中复合而成的，因此定名为复合式焊接工艺。
　　 连接技术日益增长的复杂性要求公司进行能力管理。这里的能力是指为了特殊的目的，将材料工程、制造和连接技术的相关知识相互结合和开发应用。在这方面，公司的能力要大于个人能力的集合。目标应该是在整个产品的寿命周期内，应用公司现有的能力、设备和成熟的工艺来控制成本，提高效益。在注意这些条件的同时，连接技术在生产的增值过程中仍起着很大的作用，并有着很好的发展前景。连接技术即使在困难的经济条件下，也为人们所接受。
　　 总之，未来连接技术的持续发展，将会促进人们在设备、工艺和基础设施方面的投资，特别是在人们知识和能力方面的投资。

返回页面顶部

激光焊接的防侧撞横梁提高安全性能

撞锤以50km/h的速度向新车的侧边撞击（见图1）。车身各处置有传感器获取仿真测试信号，在几分之一秒内，便得到了应力的详细信息。在此之后，Euro-NCAP碰撞测试的全部结果很快地刊登在专门的汽车杂志中。 

         
                          图1：Euro-NCAP侧面撞击测验

    Euro-NCAP是指欧洲新车评估组织。它是1997年由五个欧洲政府以及欧盟委员会共同建立的。它的结果得到一般大众的密切关注与支持，以至于几乎没有的汽车制造商会轻易忽视它的结果。安全性能已经成为一个十分重要的卖点，因此，人们非常关注与安全性有关的汽车车身零部件。同时，激烈的竞争促使人们持续研究新的更经济的制造理念。将横梁与激光焊接相结合的方案在使这类车身零部件实现这一目标的过程中起了重要作用。
        
    防护侧面冲击的横梁是采用高张力超细晶粒的镀锌钢材，厚度为1.5 mm，张力强度从800到980 N/ mm2。材料的张力强度高就要求有高的成型力，这就给机器本身带来更高的要求，与此同时，对横梁误差要求更严格。凹陷部分的嵌条不容易被接触到。焊缝质量对应于焊接因数1。只有输出为4KW的CO2的激光器被认为可用于焊接过程。虽然激光器提供了很大的优势，但是它对成型机提出了很高的精度要求。金属钢带的精确定位，尤其是在焊接区域的定位，是很必要的（见图2）。
        
    同样的，在焊缝的准备过程中也需十分注意。在焊接区域的锌镀层必须被完全的清除，因为熔融过程中焊接区域的锌微粒可能会导致不必要的孔隙和溅出。包括了刮边和刻槽功能的设备就能解决这个问题。同样的，有机杂质，比如润滑剂，可能导致焊接误差。尽管成型力很大，但是仍必须避免使用多余的润滑剂。辊轴支架承受着更大的压力，因而它们使用了毛毡作为衬垫。毛毡由精密的电子设备小心添加正确量的润滑剂获得润滑的效果。这样横梁本身就不会受到影响。

         
                           图2：焊接区域对钢带的定位

    为了使横梁上剩余的应力达到最小值，制造商选择了一种叫“递减”成型的加工方法，也就是说，外形上其表面在接近出口处时慢慢降低。与水平成型过程相比，这种方法使得应力显著的降低，从而使得横梁的精度更高。这在汽车工业是很常见的，这一领域里需要频繁的进行加工性能测试。

横梁上不同的开口（见图3）提供了油漆和雨水的排出口。为了实现完全排水，开口必须尽可能的与半径弯曲处接近。这就提出了一个更难的要求，因为打孔过程是在金属是平板时就打好再进行整个成型过程的。在概念阶段的模型计算给出了由于成型力的存在，可能出现打的孔变形的情况。因此，只有转移打孔位置，才能保证打孔的误差符合要求。
        
    四车门汽车的装配过程需要有四种不同的横梁方案，每种方案有不同的孔，凹槽距离和位置。为了实现这点，在生产线开始处的预打孔装置处放置了一种可编程的辊式进给装置，段长可编程的板坯横截机置于生产线末端。横梁上其边缘不能有任何的变形。
        
    通常认为的圆形锯片变旧和磨损以及锯切的时间很长这些因素在外型板材锯切的过程中是不可能出现的。所要求的高速度可以通过切割冲床的方案来实现。板材截面不会有变形是由于一道特别的工序。在平的钢带上预先刻一个凹槽，其宽度与冲床刀片在加上误差后的宽度范围内相等。因此，切割刀片的顶端无须直接伸入材料内。这样，就消除了板材变形的问题。冲床刀片的特殊形状以及合适的覆层和润滑油使得工具寿命更经济合算。

         
                                图3：防侧撞的横梁 

    整个装置长约30米，仅由一人操作。只有在换线圈以及搬移板材时需要额外的人员。由于高度自动化，线圈的更换只需要三分钟。这表明了该生产线有很长的正常工作时间。此外，并不需要有特殊的技能来操作机器。在设备安装好了后，操作员能从制造商处获得指导，因此即使从未有成型加工经验的公司也能使用这一极其经济的加工设备。
        
    早在计划的交货以前，用于质量测试和可靠性检测的样品就必须送到。这只有在设备供应商有自己的测试设备可用时才可行。然而同时，生产线上重要的组件也需要被测试。因此，在开始生产以前，大部分必须的优化工作就已经进行过了。这样，即使频繁的出现新机器由于短期计划而投入使用的情况，也不会有任何意外产生。
        
    如果目前的横梁不再流行时，对设备本身并不是什么问题。十分灵巧的是，快速的工具更换系统使设备可以生产许多其他类型的横梁。这给外形板材制造商的生产带来了很大的灵活度。由于有这些出色的特性，难怪汽车工业领域里越来越多的考虑使用成型加工来生产其他的车体部件。最后重要的一点是，安全性得到提高同时节约了昂贵的劳动力。

返回页面顶部

进一步开发模塑互联器件的应用潜力
                                                                                                                                     
乐普科（天津）光电有限公司    毛学军


摘要：模塑互联器件技术在八十年代刚被开发出来的时候一度被认作是一场电子工业革命的导火索，但它没有达到预期的影响。最近一段时间里，新的工艺使模塑互联器件(3D molded interconnect devices缩写为MID.或3D-MID.)产品的生产速度更迅捷，流程更简化，成本更易控，模塑互联器件技术在市场中已经时至运来。

关键词：模塑互联器件；热冲模压；双组分注射成型法；激光直接成型，金属喷镀和金属涂覆

Abstract:3D molded interconnect devices were supposed to be the 1980s' breakthrough for plastics in electronics—but they flopped. New processes that make market entry faster, simpler, and less costly have recharged MIDs' prospects.

Key words: 3D molded interconnect devices(MID); two-shot molding MID processes ;hot stamping  MID processes, laser direct structuring; Metal spraying & printing

 

上世纪八十年代，行业内人士一致认为模塑互联器件（3D－MID）研制成功电子在制造领域具有里程碑意义。那时电子工程师们预计直接制作在模塑高分子材料上的电路设备将很快取代传统的电路板。现在，人们调整了对模塑互联器件技术的期望，认识到3D—MID将随着新技术，新材料和新工艺的不断发展在承载电路塑料部件的应用领域发挥越来越重要的作用。

德国模塑互联器件研究联合会作的调查结果表明：模塑互联器件的市场需求正以每年20%的速度增长。变革有着外在的推动力，既，电子制造业持续追求电子元器件的小型化和紧凑化，市场要求电子产品拥有更多的功能。为了稳定产品性能和提高生产效益，人们在模塑互联器件的制造中引入了很多新的工艺，例如激光直接成型工艺和内嵌“挠性”薄膜包覆成型技术。这些技术在简化MID生产过程，降低生产成本，加快生产速度等方面的表现日渐突出。材料供应商及时投入力量开发了一系列具有良好的粘附力，可靠的绝缘性和优异的耐高温性能的可电镀或不可电镀的塑料品种，以满足汽车电子配件，电信器材和医学设备等领域对MID产品不断增长的需要。

模塑互连器件技术的起步
当二十多年前MID技术刚刚出现的时候，没有很快达到预期的影响。
现在能找到很多当年受挫的原因，主要原因是：若以那时的技术水平生产MID部件，则大部分客户不能接受其复杂的工艺和高昂的成本。加工适应性差和对市场变化反应慢也是阻碍着模塑互联器件（3D－MID）的发展。
位于德国加博森的LPKF激光电子股份有限公司的生产部门经理Nils Heininger先生回顾当年的情况时说：曾经有许多公司致力于新一代MID技术的尝试，但其巨大的研发费用使大部分企业无功而退。Nils Heininger先生和他领导的部门始终坚持研究一种非常有前景的，以激光技术为基础的MID工艺。
Heininger先生进一步解释道： “所有未能产生效益处理方法的症结在于必须要针对每一种特定的电路设计相应的加工细节，这种方法很难应用于原型电路的生产，设计过程中的调适改动和小批量产品的制造。”
早期另一个妨碍MID产业形成规模化效益的因素是生产MID零部件的产业网络和组织结构不健全。Alexander Radeck是德国树脂制造企业Lanxess公司（该公司现在是拜尔公司的子公司）的研发部门工程师。Alexander Radeck先生向我们介绍说：“那时候之所以推广MID技术相当困难是因为这一技术同传统的技术不同—原本在电子方面的人员和塑料方面的人员交流是很少的，但是在遇到MID问题时你就必须把这两方面的人安排在一起，共同攻克难关。”
此外，一些专家认为MID的关键工艺只可能被少数几个公司所掌握。3D-MID 研究联合会的执行秘书Andreas Kunze 先生就此发表了看法：“能全面获得MID生产技术的生产商并不多。有的厂家能实现金属化，有的厂家有能力注塑成型，但是能攻克所有流程的厂家必然是凤毛麟角。”还有一点，电子电气生产商以前总不愿意在一项存在诸多市场准入限制的技术上冒很大风险。
MID技术最重要的优势在于它能够减少电子产品的元器件数量。具体来说，使用MID技术可以将电路的整合到塑料框架的表面上，这样的结构实现电路板的功能从而代替了传统印刷电路板。MID的概念将机械功能与电气功能结合到一个部件上，这给工业生产和组装提供了巨大的发展空间。利用MID技术人们可以建造成三维空间的电路器件，而传统的PCB只能在二维空间上安排电子元件。MID通过整合连接器，插口或者其它的装置来减少元器件的数量并降低成本。
尽管MID技术已经被证明具有良好的发展前景，但很多电子设计工程师还是以2D的方式进行思维和设计，但MID仅仅在实现3D设计时才能体现其价值。Ticona公司的生产工艺工程师Tobias Schuler先生分析道：“这项技术的目标不是作为现有的生产方式的补充，而是要创造一种全新的生产理念。”

当今可靠的处理工艺
双组分注射成型法和热冲模压法是当今应用最广泛的两种MID生产工艺。双组分注射成型法是用两种不同性能的塑料注射成一个元件。其中一种塑料在化学处理后具有可进行金属化的性能。首先将可以被电镀金属化的聚合物注塑成型，然后有注入第二种不能被电镀金属化的物质并实现包覆成型，有选择地保留一部分可以被电镀的塑料使其不被包覆。在这之后对部分表面进行活化，则可以被电镀的塑料部分就可以被敷上诸如铜的之类的导电金属了。
热冲压工艺是指将一种特制的金属箔置于一个加热凸膜中，再进行冲压以使电路设计图案转移到注塑而成的部件上。
很多种材料可以应用到上述两种工艺中，包括PC塑料(聚碳酸脂)，ABS塑料，尼龙，PBT塑料（聚对苯二甲酸丁二醇酯），PPS塑料(聚苯硫醚)和LCP（液晶聚合物）被广泛应用于微型器材和双组分注塑生产中用来承担电子元器件与MID线路之间的高温焊接。
双组分注塑成型法和热冲压都有一些缺陷，这些不足之处限制了他们的应用和推广。双组分注塑成型法的原始成本很高，所以人们主要使用这种方法生产大批量的产品。该方法的制程柔性有限，制造原型的能力不足，开发时间长、风险大。热冲压的方法的开发成本和加工成本都相对较低，但该项技术主要适用于生产性能较少，体积较大，几何形状简单的部件（也就是说只能在3D的部件上实现2D的线路布局。）

激光技术是简化的关键
由LPKF公司研发的激光直接成型（laser direct structuring 缩写为LDS.）技术以其在降低生产成本，提高加工适应性，以及在对较为复杂的工件进行处理时良好的表现在最近出现的一些MID新工艺中脱颖而出。这套系统的基本原理为：在待加工的树脂原料中含有对激光照射敏感的添加剂。计算机控制激光束于在由上述特殊树脂注塑而成的工件表面上“画”出电路的图形。此法显然比传统的方法更为简便，同时此工艺在实施金属化步骤中省去了化学处理（化学蚀刻法），因此在环保方面尤其令人称道。
这项技术的核心是LPKF公司研制成了一种包含金属联合体的高聚物。其中的金属联合体对激光的照射非常敏感。当激光照射这种高聚物时，金属联合体的结构被破坏，变成和有机团和金属原子—铜原子或者是钯原子。激光在工件的表面画出电路图形，光束所经过之处会造成表面微观粗糙，同时激光的路径也是金属粒子析出的位置。这些金属粒子就是下一步进行电镀处理时铜金属的结晶核。
LDS制作MID的工艺包括三个主要步骤：注塑成型，激光加工和电路图案金属化。单组分注射成型相对于双组分注塑成型法加工费用和设备成本大大降低，电路设计的限制也少，更适合制造结构复杂的部件。三种工艺在制造超精细电路方面极限差别很大。LDS法的线宽可以达到250微米，双组分注塑成型法可以达到400微米，而热冲压法的线宽极限为1 mm (1000微米)。
LDS工艺之所以比其它制造MID方法更具有加工适应性是因为工程人员可仅通过重新调制激光系统达到更改产品电路的目的。LPKF公司的的生产部门经理Heininger先生介绍了他们产品在柔性制造方面的优势：“电路的设计，存储和调用都是在电脑中完成的。生产人员再不用为了调整电路花大量的时间改造铸模和工具，而且省下了可观的费用。”这种技术且具有另一个优势，既，在激光在塑料表面描绘出电路图形的同时还将光线扫描处的表面烧蚀，使之在微观上呈现出相应的沟槽，这种沟槽为接下来的电镀工序做好了准备。相比之下，双组分注塑成型法的工艺流程中需要专门的一道刻蚀步骤，与LDS工艺相比要复杂。
Heininger先生认为LDS作为一项突破性的技术将让更多的用户优先使用MID部件。其它一些业内专家也看好LDS技术的发展，判断LDS技术以其出色的原型加工能力和加工适应性会让电子器件制造商对MID产业产生更多的信心。举例说，一个用户可以先用LDS技术生产原型产品，待验证了产品的性能并需要扩大产量的时候在转用双组分注塑成型法生产，这无疑将减少企业在验证阶段投入大量模具费用的风险。

用于LDS工艺特制的树脂
BASF， Degussa， Lanxess和 Ticona等数家工程树脂的生产厂商同LPKF公司共同开发适合用于LDS技术的树脂。至今为止，已研究出适合的材料，包括尼龙，PBT塑料（聚对苯二甲酸丁二醇酯），LCP（液晶聚合物），但是LPKF公司预计诸如PC/ABS复合型材料的应用前景将更为广泛。
Ticona公司在研制和生产配合双组分注塑成型法使用的树脂方面已经积累了相当的经验，并积极推动LDS技术的发展。该公司为双组分注塑成型法研制的聚乙烯纤维E820i Pd是一种含有40％矿物元素的LCP（液晶聚合物），其中还含有作为电镀反应催化剂的钯元素。以此生产出的产品广泛应用于高频连接器，汽车日光照射传感器，移动电话的天线，和数码相机的电器元件等领域。
为了满足LDS激光直接成型技术对树脂材料的要求，Ticona公司也已经开发出了聚乙烯纤维E820i LDS，这种材料为含有40％矿物元素LCP（液晶聚合物），其熔点为340o C，热变形温度为225 o C。由于MID模塑互联器件需要进行回流焊接，所以LCP（液晶聚合物）的高流动性和较强的耐高温性能有利于其作为MID技术使用的树脂材料。在Ticona公司任职的Schuler先生表达了他对激光直接成型技术的看法：“可以说LDS技术已进入了成熟期，因为通过这项技术已经可以实现模塑互联器件理念的所有潜能。”
Ticona公司同位于瑞士比尔城的家Harting Mitronics公司联手生产第一种以LCP（液晶聚合物）为原料树脂的LDS产品。这种以聚乙烯纤维E820i LDS制成的Acuris P型助听器属于模塑互联器件。其它的LDS技术的应用多集中在传感器，连接器，天线和安全领域。Ticona公司还成功研究制了一种耐热性能更好的聚乙烯纤维S作为制造发光二级管的原料，其热变形温度为340 o C。为了配合新型“倒装芯片技术”的发展，Ticona正致力于改良产品的线型膨胀系数。Schuler先生为大家进一步解释说，所谓倒装芯片技术是指将芯片安置于印刷电路板表面。这要求注塑制成的电路载体具有足够的空间稳定性并且在特定的温度范围内热变形的程度处于较低水平。业内人士希望在2007年年底之前能将线性热（膨）胀系数处于15到20 ppm这个区间内的新型材料投入商业应用市场，并认为该项技术会在诸如传感器封装，天线，连接器和助听器等的微封装领域的发展起到促进作用。
与此同时，Lanxess（朗盛）公司已经研制成功了三种新型Pocan TP聚酯产品，实验表明它们在实现激光直接成型工艺时均具有较宽的工艺制程窗口指数。其中高耐热的Pocan TP710-004型聚酯是一种含有40%璃微珠和矿物填充物的PET/PBT混合物，其热变形温度为为250 o C。因此回流焊，汽相焊接以及无铅焊接都可以使用这种材料来实现。Pocan DP7102型聚酯是一种含有25%矿物的PBT塑料。该种产品的流动性良好，其熔点为225o C。另一种研发出来的聚酯为Pocan TP 710-003，这种PBT聚酯的是作为挤制剖面应用塑料的升级产品推向市场的。研发单位宣称这些新材料的吸水率低，在高温时硬挺性能出色，空间稳定性优异，并在在较宽的温度范围内表现出良好的介电性能。
Lanxess（朗盛）公司还在着手试制同时具有阻燃性能和低线性热（膨）胀系数的材料。这家企业已有两种LDS-MID产品在安全房屋建材领域得到了不错的口碑。他们对在汽车行业中使用LDS-MID的研究成果满怀信心，针对汽车的各种转换开关，传感器和激励器而开发出的产品指日可待。
德国的Degussa 公司在研究适应LDS技术的材料方面独树一帜，推出了一种可以发生交联反应的PBT聚酯塑料。其特点是，在短期内能抵抗高达340 o C的温度。这种名为Vestodur CL2230的塑料含有30%玻璃微珠，在对它的介绍中谈到，由于造价相对低廉它可以作为耐高温的LCP（液晶聚合物）的低本高效替代品。在电镀流程的末期可以使用β或者γ射线照射使这种PBT聚酯塑料即发生交联反应。经过上述流程处理过的材料适用于无铅焊接。Degussa 公司有两种产品已接近商业化生产，它们分别为：一种微型天线和一种汽车驾驶盘。该公司也为双组分注塑成型法提供可发生交联反应的PBT聚酯塑料，比如不可电镀型Vestodur CL2030型聚酯和可配合铁基催化剂实施电镀的Vestodur CL2120型聚酯。
BASF为了支持激光直接成型技术的发展也拿出了他们的解决方案，既，Ultramid T KR4380 LS。它是一种含有30%玻璃微珠的半芳香族尼龙。这种物质的熔点为295 o C，在有负载的情况下其热变形温度为270 o C。（在没有负载的情况下，其热变形的温度为285o C），此性能可以满足焊接的需要。这种材料的后继升级型号，诸如含有矿物物质以加强抗扭曲性能的产品正在研发之中。BASF尚没有成熟的产品投入应用，但是针对车用传感器，车用开关，防撞气囊研制出可应用微电流的LDS基材是他们的目标。

达到完全自动化的生产工艺
另一种颇具创意MID生产工艺流程被称为内嵌“挠性”薄膜包覆成型技术。位于德国埃斯佩卡姆普市的Erwin Quarder Werkzeugbau有限公司的通过对注射模型成形机和模具的改进开创了上述工艺流程。Quarder公司和位于魏茵海姆的薄膜制造商Freudenberg Mektec Europa有限公司共同注册了这项已经成熟了三年工艺的专利权，据称，这项技术是唯一能够达到完全自动化生产的模塑互联部件制造工艺。
一步成型的技术的创新之处是厚度为0.3mm的柔韧性薄膜，该薄膜的结构为以两层超薄的聚酰亚胺将铜导线电路层夹在中间。 Freudenberg Mektec公司制造薄膜的简单步骤为:先将薄膜制成浅盘状，然后将薄膜置于加温炉中进行预干燥，使用三轴机械手将经过预干燥好处理的薄膜放入一个扁平的夹具中。之后再用五轴机械手将薄膜置于注射包覆成型制版模具中。整个自动化处理过程还包括微动开关的低温焊接以及最后的质量测试。 通常选用含有30%玻璃微珠的PBT塑料作为敷层树脂。 聚酰亚胺薄膜可以耐受的峰值温度为310 o C，持续温度为150 o C外部环境。
Quarder公司使用此种薄膜为欧洲某汽车制造集团生产门锁系统中需要的MID部件。 Quarder公司为了这项业务启动了四条生产线，以满足十九种类别系列锁用模塑互联器件年产量二百九十万件的生产需要。

金属喷镀和金属印刷
另外一种用于生产MID部件的新工艺为金属喷镀工艺，使用这种方法制成的产品具有较粗的电路宽度(宽度级别为200微米)。一家德国的电线和电缆的制造商Leoni AG开发了名为FlameCon系统。其基本原理为先用激光沿着规划的电路路线照射塑料物品的表面，使表面被照射的部位变的微观粗糙，这样有利于在后来的步骤中金属沉积在预定电路位置上。这种工艺的优势之一是不必以可电镀的塑料作为部件的基材。根据Leoni公司研究与发展部门的主任Knuth Gotz先生的说法，这种技术在生产时没有用到化学的过程并且生产成本比大部分MID生产工艺要低。当前这种工艺还不能加工电路精细的MID部件，Leoni公司将研发的重点定位在200微米精度级别的模塑互联器件的生产上。
Leoni公司研发的金属喷镀工艺是基于现有批量生产精度级别的喷镀设备。 Leoni计划在将来使用他们自己研究制造的下一代喷镀设备以提高精度。 Leoni公司已经将该项技术应用于聚苯乙烯， 聚醚醚酮等材料基材上，但是当今使用在汽车部件和玩具部件的塑料种类集中在尼龙，聚丙烯，或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。这家公司希望能在美国和欧洲市场上获得使用在聚苯乙烯， 聚醚醚酮上喷镀金属电路的生产许可证。
奥地利的MID生产厂家I&T (Innovation & Technology)公司和它的伙伴公司，如汽车配件生产厂家麦格纳国际和3M公司，开发了一种在以丝网印刷为手段将电路印制到可电镀底漆的膜基上的技术。该技术使用了一种主要成分为聚亚安酯包含镀铜催化剂的油墨，将这种油墨用丝网印刷手段印制到PET， PEN， PC， PC混合制成的薄膜或者聚醚酰亚胺上(通用公司的ULTEM树脂，这种树脂是一种无定形热塑性聚醚酰亚胺)。当油墨干了之后，薄膜被置于注塑模具之内，再使用不能被电镀的ABS，PC或者两者的混合物将其包覆成型。最后将这个部件置于化学电镀容器内进行镀铜。
在柔韧性的薄膜上涂敷金属导电电路上比较方便，但该工艺受限于电路路径的宽度。至今只能制造出3到5微米宽的电路路径，这样的电路适合于应用制造微电流电路。I&T已经制造出数种低电流汽车传感器，但尚不能达到商业应用的技术要求。
双组分注塑成型法保持着它的活力
虽然激光直接成型法和薄膜内嵌包覆成型法近来吸引了业内很多的注意力，但是传统的MID制造工艺的依具有很高的开发价值。尤其经过一系列改进之后得到了稳健的发展。 Tyco Electronics， Rochester， N.Y.公司在使用双组分注塑成型法制造较大体积部件的研究中取得了长足的进步。根据Tyco公司生产经理Max Leone先生的介绍，该公司已经开发出特殊的加工器具和生产工艺，让双组分的注塑的可重复性和经济性跃升到了新的水平。
双组分注塑法的缺点主要是工艺复杂和加工适应性差。Tyco公司针对双组分注塑成型法原有的缺点进行了改进，包括针对不同MID部件生产采用“通用的”模具设计并整合一次注射组分的构造，以减少工厂的换型时间并降低生产成本。 Leone先生还介绍说：热流道喷嘴技术的发展带动了双组分注塑法加工稳定性的发展，注塑机械可靠运转时间增长并且可加工的零件复杂程度也有所提高。 Tyco公司现在的主要业务中包括以双组分注塑法制造一种移动电话的内置天线。该部件的基材塑料包括间规聚苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑。 Tyco公司同时还在探索用塑料/金属混合技术生产MID产品。这种技术的主要特点是在注塑工序与金属冲压工序整合到一起或者将金属冲压工序与二次压力装配工序整合到一起。
杜邦公司的工程塑料研究部门已经研究制造出掺入了金属钯作为双组分注塑催化剂的可电镀液晶聚合物。杜邦公司从伊斯门化学公司收购了Titan 5000 型液晶聚合物的专利，并在此基础上开发了Zenite 55801液晶聚合物。该物质具有高流动性的，它的热变形温度为275 o C，满足实施无铅焊接对材料的性能的要求。 杜邦公司连接器制造部门的经理Bill Hassink 先生说采用消费电子类产品中将会越来越多地用到以MID技术生产的部件。

多工艺并行加工能力
为了适应市场对模塑互联器件产品的不断增长的需求，越来越多的MID生产厂家扩建了他们的生产线，力争在自己的企业中引进多种制造模塑互联器件的生产工艺。身为世界最大连接器制造厂商之一的瑞士Harting Mitronics公司就是这种现象的典型代表。这家公司现在同时使用双组分注塑成型技术和激光直接成型技术制造MID产品。该公司的营销总监Jorg Hehlgans先生表示: “两年前，我们就决定了首先站出来为使MID制造业务成为工业的一个重要分支而努力，并设法以客户的角度看待MID行业的变迁。以前， 原始设备制造商为了得到到不同种类的MID产品要找好几家公司，现在我们能提供全方位的产品，这节省了 他们的时间和精力。”
与此类似，德国的Schaal Oberflaechen Systeme Komponenten公司原本是一家专门从事电镀的厂家。它现在将业务领域一下子扩展到双组分注塑成型和激光直接成型生产模塑互联器件。 Schaal公司市场发展部门的经理Harald Orschel先生说出了他们公司的意图:全套工艺追求精益求精，这可以确保我们公司在MID产品的竞争中立于不败之地。”这家公司第一种投入市场产生经济效益的产品是采用激光直接成型技术以树脂生产厂家Lanxess生产的含有25% 矿物材料的Pocan DP7102型树脂为基材生产的一种住宅安全产品。他们的研发部门力争尽快把车用开关和车用传感器推向市场。
 Degussa公司研制出了可发生交联反应的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂。引进可交联的性能使树脂的耐热性大为提高。上图的部件是由这种树脂通过双组分注塑法制成的ATM机传感器托架。
德国的MID生产厂家Moeller股份有限公司利用传统的热冲压技术制成了上图中自动化系统中的一个组件。也就是使用加热过的模具将电路从一张特殊的金属薄膜冲压到塑料载体表面。
德国Leoni公司的金属喷涂技术可以在不使用化学反应电镀的条件下制造出具有较宽电路线宽的MID部件，其生产成本比较低。
新的内嵌“挠性”薄膜包覆成型技术采用了厚度为0.3mm的柔韧性薄膜，该薄膜的结构为两层超薄的聚酰亚胺将铜导线电路层夹在中间。通常选用含有30%玻璃微珠的PBT塑料作为敷层树脂。这种技术的优势为能实现一步成型。某欧洲汽车厂家定制了以这种方法制造出的MID部件作为车门锁的零件，数量达到年产二百九十万件。

返回页面顶部