了解电子产品设计过程中的产品焊接结构问题以及分类

了解电子产品设计过程中的产品焊接结构问题以及分类

在现代生活当中，有很多产品都是需要利用焊接才能够铸造成，而且生活在城市中的人们虽然接触的少，但是使用的生活产品和周围环境都有焊接的影子，焊接在结构设计中也是常见常用的，由于它能够有着更好更强的连接作用，常常用在金属与金属的连接上，塑胶与塑胶的连接上。最常见的就是家里的防盗窗，自行车骨架，当然也包括了电子元器件的焊接。下面就来一起了解一下电子产品设计过程的焊接原理吧！

【一】什么是焊接?

两种或两种以上的材料（同种材料或异种材料），通过原子或分子之间的结合和扩散，造成永久性连接的工艺过程，叫做焊接。

焊接技术是19世纪末期、20世纪初期发展起来的一种重要的金属加工工艺。由于它具有一系列技术上和经济上的优越性，目前已发展成为一门独立的学科，广泛应用于航空、航天、原子能、化工、造船、电子技术、建筑、交通、电力、机械制造等工业部门。

【二】工业中常用的焊接种类有哪些?

焊接方法的分类很多，按照焊接过程中金属所处状态的不同，可以把焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三类。每类又分为各种不同的焊接方法，至于金属热切割、喷涂、碳弧气刨等均是跟焊接方法相近的金属加工方法，通常也属于焊接专业的技术范围。

1，熔焊是利用局部加热，使连接处的金属熔化，并加入（或不加入）填充金属而使其结合的焊接方法。它是最有利于金属原子间结合的方法。工业中常用的气焊、电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、电渣焊等都属于熔焊。

2，压焊是对焊接接头施加足够的压力，使接触处的金属相结合的焊接方法。

3，钎焊是把熔点低于被焊金属的钎料金属加热熔化，使共渗透到被焊金属接缝的间隙中而达到结合的方法。焊接时，被焊金属处于固态，只适当的加热（或不加热），依靠液体金属与固体金属间的原子扩散作用，形成牢固的焊接接头。钎焊是一种古老的焊接方法，但由于在焊接时被焊金属不变形，以及一些特殊的性能，所以在现代焊接技术中仍占有一定的地位。常见的有火焰钎焊、烙铁钎焊等。

现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、 电弧、激光、 电子束、摩擦和超声波等。

【三】激光点焊焊接

1，什么是激光点焊焊接？

激光焊接，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，是激光材料加工技术应用的重要方面之一。

一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”（Key-hole）结构来完成的。孔腔内平衡温度达2500 0C左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。

小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

2，激光焊接工艺参数有哪些？

(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。

(2)激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。

(3)激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

(4)离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离焦量，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。

按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现部分汽化，形成高压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。

与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

(5)焊接速度。焊接速度的快慢会影响单位时间内的热输入量，焊接速度过慢，则热输入量过大，导致工件烧穿，焊接速度过快，则热输入量过小，造成工件焊不透。

3，激光焊接的产品运用与结构设计注意要点有哪些？

激光焊接在制造行业、粉末冶金领域、汽车工业、电子工业以及其他领域都有广泛的应用，电子产品行业种的诺基亚8800手机最早将激光点焊焊接工艺发挥到极致，再到后期的IPHONE 4的出现，基本上内部件都会采用激光点焊工艺。

根据上图，可以看出，有很多零碎的不锈钢小件通过点焊拼接在了一起。别问我为什么会这么多小件，我也不知道，因为我没有整机，我只有这个后壳。

【四】超声波焊接

1，什么是超声波焊接？

超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

热塑性塑料在超声波振动作用下，由于表面分子间摩擦生热而使两块塑料熔接在一起的焊接方法。

超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm）、焊点位不能太大、需要加压。

2、超声波焊接特点

1) 可焊接的材料范围广，可用于同种金属材料、特别是高导电、高导热性的材料（如金、银、铜、铝等）和一些难熔金属的焊接，也可用于性能相差悬殊的异种金属材料（如导热、硬度、熔点等）、金属与非金属、塑料等材料的焊接，还可以实现厚度相差悬殊以及多层箔片等特殊结构的焊接。

2) 焊件不通电，不需要外加热源，接头中不出现宏观的气孔等缺陷，不生成脆性金属间化合物，不发生像电阻焊时易出现的熔融金属的喷溅等问题。

3) 焊缝金属的物理和力学性能不发生宏观变化，其焊接接头的静载强度和疲劳强度都比电阻焊接头的强度高，且稳定性好。 

4) 被焊金属表面氧化膜或涂层对焊接质量影响较小，焊前对焊件表面准备工作比较简单。

5) 形成接头所需电能少，仅为电阻焊的5％；焊件变形小。 

6) 不需要添加任何粘结剂、填料或溶剂，具有操作简便、焊接速度快、接头强度高、生产效率高等优点。超声波焊接的主要缺点是受现有设备功率的限制，因而与上声极接触的焊件厚度不能太厚，接头形式只能采用搭接接头，对接接头还无法应用。 

3，焊接类型

埋植：埋植指的是焊头在压力下将金属零件挤入塑料孔内。

铆焊：铆焊法指的是振动的焊头压制物品的突起处使其热熔为铆钉状，从而使两物体机械铆合。

点焊：点焊指的是对于焊线不易设计的物体进行分点焊接，可达到熔接效果。

成型：通过施加压力产生形变的过程，使其结合。

4，熔接口设计（以塑胶为主）

超声焊接一般都要求熔接口要小，接触面要统一。接口设计取决于焊接的材料，焊件的形状以及焊件要求等因素。通常连接的三角形状部分会聚集超声能量，并快速融化形成焊接面。

5，适用材料（以塑胶为主）

超声焊接是一种快速、坚固、干净和可靠的塑料和金属连接工艺。用于热塑性胶片和板的链接，大多数金属都可以进行超声焊接。

适用的塑料

超声波塑料焊接可用于所有热塑塑料。在为部分结晶塑料制成的工件开缝时必须注意，这种塑料类型所采用的焊接方式与非晶态塑料的焊接方式大相径庭。

焊接的技术非常高深，只有在这个行业运作久的人员才会，要不然会有一定的危险性。