微細絲與異種材質多股導線精密電阻釬焊實驗裝置開發(fā)

陳玉華，許明方，謝吉林，許章亮，陳 宜 ，黃永德

（1.南昌航空大學 江西省航空構件成形與連接重點實驗室，江西 南昌 330063；2.重慶科技學院 冶金與材料工程學院，重慶 401331）

0 前言

電子工業(yè)中常常涉及微細絲（直徑小于0.3 mm）連接。傳統(tǒng)的火焰釬焊[1]對工人操作水平要求較高，接頭成品率較低，難以滿足生產(chǎn)需求；采用激光焊接[2-5]時，激光光斑直徑很難對準，且激光能量密度大，很容易造成燒穿。電阻釬焊[6-10]具有控制精準、焊接質量好等優(yōu)點，且目前的微細絲焊接主要采用電阻釬焊，但是采用電阻釬焊焊接微細絲時，手工操作很難控制釬料片和細絲以及多股線的相對位置，即使它們的位置放置妥當，由于焊接過程中是用手固定多股線和細絲，而手在焊接過程中的抖動和毛細作用[11]會改變微細絲和多股線的相對位置，從而導致無法焊接在一起或者焊接質量不達標。此外，由于添加的釬料片太細小和石墨電極槽較小，以及焊接過程中焊機本身的阻擋，進行釬料添加時必須十分謹慎，使得前期準備時間較長，降低了焊接效率。焊接時，在更換石墨電極后，需要不停調節(jié)整個焊機，使上電極剛好壓到石墨電極上，費時又費力。

綜上，為了解決電阻釬焊微細絲過程中的焊接質量差[12]、焊接效率低的問題，研究一種用于微細絲和多股線焊接的夾具[13]具有重大意義。

1 微細絲和多股線焊接的夾具裝置組成

新型微細絲和多股線焊接夾具裝置示意如圖1所示，包括滑臺底座、直線導軌、滑塊等。左/右電極座上均設置電極，電極上連接開設有線槽的蓋板，左/右電極座上的電極之間夾固有石墨電極，石墨電極上設有線槽，蓋板的線槽上方均設置有固定部件。旋轉旋鈕可移動滑臺，進而裝卸石墨塊。導電銅板上加工有尺寸合適的V形槽，以方便放置焊接材料，利用壓爪固定絲材相較于直接用手操作更加便捷高效，同時更加穩(wěn)定。位置可調的放大鏡能夠輔助工人焊接時進行觀察。

圖1 釬焊夾具結構示意

2 焊接實驗過程及結果分析

2.1 實驗設計

同時采用常規(guī)裝置和新裝置進行實驗，方案一按常規(guī)電阻釬焊機流程操作；方案二采用精密電阻釬焊裝置進行實驗。分別焊接20個接頭，從外觀成形、耗時、成品率、抗拉強度方面分別進行比較。

2.2 實驗過程

方案一：常規(guī)裝置通過工人手動操作。方案二：采用新裝置，將釬料浸潤后的多股導線放置在微細絲的上方，多股導線及微細絲置于凹槽中的長度不大于4 mm。通過焊接電源對帶槽石墨塊進行通電加熱，實現(xiàn)多股導線與微細絲的釬焊連接。

2.3 實驗結果

采用新夾具進行裝夾焊接20個試樣，成功焊成19個，成品率95%。相較于常規(guī)電阻釬焊搭接部分未出現(xiàn)錯邊，且釬料完全將細絲和多股線包裹住，平均抗拉剪力為13N，達到細鎳絲母材抗拉剪力的99%。

常規(guī)裝置與新裝置下多股導線與微細絲的精密電阻釬焊接頭外觀比較如圖2所示。由圖2可知，外觀成形中常規(guī)電阻釬焊引線未被完全包裹（見圖2a），釬料填充不飽滿，成形差；改良后熱影響區(qū)被釬料包裹（見圖2b），減小了應力趨勢，釬料填充飽滿、成形好。

圖2 引線外觀成形對比

不同微細絲與0.8 mm銅多股導線焊接接頭拉伸結果如圖3所示。由圖3可知，通過精密電阻釬焊得到的多股導線和微細絲的接頭抗拉力大，性能優(yōu)越于微細絲母材。接頭中的多股導線之間的單股絲之間浸潤飽滿，單股絲傳遞信號的性能趨于相同水平，使得多股導線的性能優(yōu)越且穩(wěn)定。

3 結論

圖3 不同微細絲與0.8 mm銅多股導線焊接接頭拉伸結果

采用設計的連接方法和裝置實現(xiàn)了鉑電阻引線與不等直徑異質多股導線之間的連接，焊接接頭外觀成形良好，無明顯缺陷，可滿足產(chǎn)品尺寸、外觀、性能及穩(wěn)定性等要求。通過電阻率測量，與母材相比，接頭的導電性能良好。