Страница:Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Том 2.djvu/292

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


§ 9-5]

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

291

обрабатываемой поверхности по сравнению с аргоно-дугов'ой сваркой. В отличие от электронно-лучевой лазерная сварка удобна в эксплуатации: не требуются вакуумные системы, нет проблемы намагниченности свариваемых материалов, сварку можно осуществлять через прозрачные окна.

Лазерная сварка обеспечивает соединение самых различных материалов. Получаемые при этом швы обладают высокой прочностью, которая сравнима с прочностью соединяемых материалов. Она находит широкое применение в микроэлектронике при выполнении уникальных сварочных операций: сварки проводов, выводов навесных элементов с контактными площадками интегральных схем, пластин небольшой толщины.

В технологических установках, используемых для сварки, применяются лазеры непрерывного и импульсного излучения. Особенно перспективны молекулярные лазеры на углекислом газе и твердотельные лазеры на алюмоиттриевом гранате. Такие лазеры обладают высокими энергетическими параметрами. В основе лазерной сварки лежат процессы плавления. Качество сварки во многом зависит от степени взаимной растворимости свариваемых материалов, плотности контакта между ними и режимов лазерного излучения. Излучение должно быть таким, чтобы материал был расплавлен, а испарение сведено к минимуму.

Оптимизация процесса сварки достигается главным образом выбором длительности импульса.

При сварке деталей (в частности, проводов) различных размеров необходимо обеспечить опережающее плавление более массивного металла. Глубина его проплавления должна быть порядка половины радиуса привариваемого провода, а плотность потока излучения должна быть такой, чтобы не происходило разрушения сварочного соединения.

Вид сварки проводов определяет свойства соединения и требуемые параметры излучения лазера.

Наиболее простой и удобной является сварка внахлестку. Такой тип соединения получается достаточно прочным.

Лазерная сварка часто используется для ‘соединения пластин из разнообразных и однородных материалов. Соединение может осуществляться либо непосредственной сваркой, либо с применением легкоплавкого металла, предварительно нанесенного на соединяемые поверхности. При использовании легкоплавкого металла уменьшается влияние нестабильности значений термического сопротивления койтакта на качество получаемого соединения. Режим сварки при этом выбирают так, чтобы к концу импульса излучения расплавлялась нижняя пластина, а температура верхней пластины не превышала температуру плавления.

Лазерная шовная сварка используется для соединения листов. При сварке импульсным лазером шов состоит из отдельных 19*

сварочных точек, не перекрывающих друг друга. Скорость сварки определяется частотой следования импульсов. Качество сварки шва существенно повышается при использовании лазеров непрерывного излучения. Прочность сварных соединений составляет примерно 70% прочности основного материала и может быть повышена путем сварки с обеих сторон.

Лазерная термическая обработка

Лазерная термическая обработка применяется для подгонки сопротивлений, закалки поверхности материала, стабилизации параметров пленок.

Рис. 9-28. Изменение сопротивления металлокерамических резисторов в зависимости от количества импульсов лазера.

Процесс подгонки сопротивлений основан на изменении кристаллографической структуры пленки, в частности уменьшении межкристаллических промежутков и уплотнении ее структуры, приводящих к снижению электрического сопротивления. Для примера на рис. 9-28 приведен график, характеризующий изменение сопротивления металлокерамических резисторов от числа импульсов лазера. Лазерной термообработкой можно осуществлять подгонку сопротивлений непосредственно в собранной схеме при ее регулировке и отладке. Особое значение подгонка приобретает при отладке схем с большой плотностью элементов и в сложных конструкциях. После термической обработки наблюдается повышение в

2—3 раза стабильности свойств пленки (по сравнению с пленками, обработанными обычным способом нагрева в вакуумных печах).

Лазерная термообработка для закалки поверхности производится, когда требуется повысить твердость отдельных небольших участков. Глубина закаленной зоны зависит от длительности импульса. При ти = 1 мс глубина зоны составляет 30—50 мкм и увеличивается с ростом ти.