一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法

摘要

本发明涉及一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法。储能焊作为细丝连接的方法之一，得到广泛应用，但无法实现多股导线与微细丝的储能焊。本发明提出的方法以铜箔作为中间过渡层、利用储能焊时焊件接触处短路放电实现冶金结合的特点，使得微细丝先与中间过渡层实现连接，然后再与多股导线进行储能焊。多股导线、中间过渡层与微细丝与三者的连接通过不同的焊接能量分步进行储能焊接，进而实现微细丝与不等直径多股导线的储能焊接。本发明焊接过程中丝材受热少，焊接接头强度高，焊接方法简单，焊接速度快，保证了产品生产的可靠性和经济性。

权利要求

1.一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)调整储能焊机焊接参数，将中间过渡层与微细丝短路接触，微细丝经储能焊机放电后连接在中间过渡层上；

(2)调整储能焊机焊接参数，将不等直径多股导线与步骤(1)实施后的中间过渡层短路接触，接触点位于中间过渡层与微细丝接触点背侧，放电后中间过渡层被击穿，中间过渡层同时连接微细丝和不等直径多股导线，多余中间过渡层经放电击穿脱落，形成接头。

2.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，所述微细丝材料是镍、镍合金、银、银合金的任意一种，微细丝的直径为100～300微米。

3.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，所述中间过渡层材料为纯铜，厚度为100～150微米。

4.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，不等直径多股导线的直径为450～900微米,单股丝材料为铜或铜合金，单股丝的直径在30～50微米之间，股数在15～30之间。

5.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，所述储能焊机，焊机能量为5～50W·S。

6.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，步骤(1)中焊接参数为焊接能量且能量为5～15W·S。

7.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，步骤(1)中，微细丝与中间过渡层焊接角度在75°～90°。

8.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，步骤(2)中焊接参数为焊接能量且能量为30～50W·S。

9.根据权利要求1所述的一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，步骤(2)中，不等直径多股导线与中间过渡层焊接角度在75°～90°。

说明书

一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊

接的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，属于微连接技术领域。

背景技术

[0002] 电子传感元器件制造中，涉及到微细丝与不等直径多股导线的连接，微细丝是直径为几百微米的细丝，不等直径多股导线（整体直径为毫米级别）由数十个一百微米以内的单丝构成，接头连接多为对接和搭接，两者一般是异种材料，直径差异大，焊接难度高。常规熔化焊的热输入较高，微细丝过于细小，热容量很小，对接和搭接时，微细丝很容易烧损甚至烧断，对于这类精密零件的焊接质量影响很大，因此这类产品的焊接需要严格控制热输入，选用热输入较小且稳定的焊接方法。目前，对于这类零件的焊接，也有采用电阻压方、火焰钎焊或电阻钎焊的方法，但上述方法都存在焊接工艺复杂，焊接稳定性差等问题，在实际工程应用中仍需进一步优化。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的问题在于，所焊零件的直径差异较大（不等直径多股导线直径为微细丝直径的5倍左右），但储能焊的原理是短路接触后在接触位置放电发热完成焊接，这一原理限定了尺寸差异过大的两零件直接焊接，当较小热输入时，不等直径多股导线因尺寸更大其熔化量比微细丝熔化量少，两者形成接头主要依靠微细丝的熔化，但微细丝尺寸过小，熔化量也很小，因此，接头强度不高；较大热量输入时，不等直径多股导线端部可以大量熔化，但微细丝也会承受过多的热量而烧损或烧断，微细丝热影响区受热软化使得接头强度也不高。本发明提供一种利用中间过渡层实现微细丝（直径为100～300微米）与不等直径多股导线（15～30股，单股丝的直径为50～80微米，单丝）

[0004] 储能焊的连接方法，这种方法引入铜箔作为中间过渡层，利用储能焊焊件短路接触经放电后形成冶金结合的原理，先采用小参数将微细丝焊接于铜箔上，再采用大参数将不等直径多股导线焊接于微细丝与铜箔接触点背面，同时，较大的参数使得铜箔击穿，焊接完成。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

[0006] （1）调整储能焊机焊接参数，将中间过渡层与微细丝短路接触，微细丝经储能焊机放电后连接在中间过渡层上；

[0007] （2）调整储能焊机焊接参数，将不等直径多股导线与步骤（1）实施后的中间过渡层短路接触，接触点位于中间过渡层与微细丝接触点背侧，放电后中间过渡层击穿，中间过渡层同时连接微细丝和不等直径多股导线，多余中间过渡层经放电击穿脱落，形成接头。

[0008] 本发明还具有如下特征：

[0009] 所述步骤（1）中，可以是镍或镍合金、银或银合金，微细丝的直径为100～300微米。

[0010] 所述步骤（2）中，不等直径多股导线的直径为450～900微米,单丝材料为铜或铜合金，单股丝的直径在30～50微米之间，股数在15～30之间。

[0011] 所述中间过渡层材料为纯铜，厚度为100～150微米。

[0012] 所述储能焊机，焊机能量为5～50W·S。

[0013] 所述步骤（1）中，焊接参数为5～15W·S。

[0014] 所述步骤（1）中，微细丝与铜箔焊接角度在75°～90°。

[0015] 所述步骤（2）中，焊接参数为30～50W·S。

[0016] 所述步骤（2）中，不等直径多股导线与铜箔焊接角度在75°～90°。

[0017] 本发明的主要优点在于：微型储能焊机价格低廉，焊接方便，可以焊接直径0.5mm以下的各种不同材质的金属丝材，但使用这种设备直接焊接直径差异很大的不同材质的丝材时，细丝与粗丝的接触面积很小，能量输入小时粗丝受热过少大部分没有熔化，能量输入大时，细丝受热过大会出现烧损或烧断。本发明引入铜箔中间过渡层作为过渡材料，分步焊接后，上述问题得到解决，丝材受热小，接头强度提高，满足工程应用的需要。

附图说明

[0018] 图1为本发明焊接过程示意图一。

[0019] 图2为本发明焊接过程示意图二。

[0020] 图3为本发明所得接头示意图。

[0021] 图4为本发明所用焊接设备示意图。

[0022] 在图中，1为微细丝、2为中间过渡层，3为不等直径多股导线，4为焊接接头,5电源指示灯、6为短路等待指示灯、7为焊接指示灯、8为电源开关、9为准备开关、10为能量调控旋钮、11为负极、12为正极。

具体实施方式

[0023] 下面根据说明书附图举例进一步说明：

[0024] 实施例1

[0025] 本发明涉及一种利用中间过渡层焊接微细丝与不等直径多股导线的方法，图4为本发明所用焊接设备，其中，5为电源指示灯、6为短路等待指示灯、7为焊接指示灯、8为电源开关、9为准备开关、10为能量调控旋钮、11为负极、12为正极。图1-3为焊接过程示意。微细丝1材料为纯镍，直径为200um，中间过渡层2材料为纯铜，厚度为100um，不等直径多股导线3材料为镀镍铜，单丝直径为40um，单丝数量为15。首先用剥线钳将不等直径多股导线端部绝缘层去除，使用1000目砂纸打磨中间过渡层表面去除氧化层，采用丙酮对微细丝、中间过渡层、不等直径多股导线进行超声波清洗，清洗完毕后晾干备用。接通储能焊机电源，打开电源开关，等待指示灯亮起（红），打开准备开关，等待指示灯亮（黄）。首先，调节焊机能量调控旋钮，将焊接能量设定为10W·S，将焊机负极与中间过渡层连接，用连接着焊机正极的焊钳夹紧微细丝，微细丝垂直角度接触中间过渡层表面，焊机瞬间放电，微细丝连接在中间过渡层上，如图1所示。之后，调节焊机能量旋钮，将焊接能量设定为35W·S，将焊机负极与图1所示焊接好的中间过渡层连接，用连接着焊机正极的焊钳夹紧多股导线，多股导线垂直角度接触中间过渡层表面，接触点位于微细丝与中间过渡层接触点背面，焊机瞬间放电，多股导线连接在中间过渡层上，如图2所示。同时，中间过渡层由于二次受热且第二次焊接时焊机能量输入较大，中间过渡层被击穿，多余中间过渡层脱落，得到最终焊接接头4，如图3所示。在上述工艺下，接头抗拉力达到20N，达到微细丝（母材）抗拉力的80%，而采用相同焊机直接对微细丝与不等直径多股导线进行连接，通过一系列试验，得到的接头抗拉力最高仅为8N。
采用本发明的方法，引入中间过渡层连接两种直径差异很大的丝材，可以有效的提高接头强度。

[0026] 实施例2

[0027] 本实施案例中，微细丝材料为纯银，直径为100um，中间过渡层材料为纯铜，厚度为100um，不等直径多股导线材料为镀镍铜，单丝直径为30um，单丝数量为20。首先用剥线钳将不等直径多股导线端部绝缘层去除，使用1000目砂纸打磨中间过渡层表面去除氧化层，采用丙酮对微细丝、中间过渡层、不等直径多股导线进行超声波清洗，清洗完毕后晾干备用。
接通储能焊机电源，打开电源开关，等待指示灯亮起（红），打开准备开关，等待指示灯亮（黄）。首先，调节焊机能量调控旋钮，将焊接能量设定为8W·S，将焊机负极与中间过渡层连接，用连接着焊机正极的焊钳夹紧微细丝，微细丝垂直角度接触中间过渡层表面，焊机瞬间放电，微细丝连接在中间过渡层上。之后，调节焊机能量旋钮，将焊接能量设定为35W·S，将焊机负极与焊接好的中间过渡层连接，用连接着焊机正极的焊钳夹紧多股导线，多股导线垂直角度接触中间过渡层表面，接触点位于微细丝与中间过渡层接触点背面，焊机瞬间放电，多股导线连接在中间过渡层上。同时，中间过渡层由于二次受热且第二次焊接时焊机能量输入较大，中间过渡层被击穿，多余中间过渡层脱落，得到最终焊接接头。在上述工艺下，接头抗拉力达到7N，达到微细丝（母材）抗拉力的95%，而采用相同焊机直接对微细丝与不等直径多股导线进行连接，通过一系列试验，得到的接头抗拉力最高仅为5N。

[0028] 本发明涉及一种利用中间过渡层实现微细丝与不等直径多股导线储能焊接的方法。储能焊作为细丝连接的方法之一，得到广泛应用，但无法实现多股导线与微细丝的储能焊。本发明提出的方法以铜箔作为中间过渡层、利用储能焊时焊件接触处短路放电实现冶金结合的特点，使得微细丝先与中间过渡层实现连接，然后再与多股导线进行储能焊。多股导线、中间过渡层与微细丝与三者的连接通过不同的焊接能量分步进行储能焊接，进而实现微细丝与不等直径多股导线的储能焊接。本发明焊接过程中丝材受热少，焊接接头强度高，焊接方法简单，焊接速度快，保证了产品生产的可靠性和经济性。

[0029] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。