激光焊接技術(shù)在傳感器生產(chǎn)中的應(yīng)用講解

1、激光焊接技術(shù)在傳感器生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要：實(shí)現(xiàn)了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導(dǎo)放大器-電容（OTAC）連續(xù)時(shí)間型濾波器的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)，使用外部可編程 電路對(duì)所設(shè)計(jì)濾波器帶寬進(jìn)行控制，并利用ADS軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該濾波器帶寬的可調(diào)范圍為126 MHz阻帶抑制率大于35 dB，帶內(nèi)波紋小于0. 5 dB，采用1. 8 V電源，TSMC 0 18卩m CMO工藝 庫(kù)仿真，功耗小于21 mV，頻響曲線接近理想狀態(tài)。關(guān)鍵詞：Butte、傳感器 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87,傳感器定義為：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的 規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件裝置

2、。傳感器作為檢測(cè)工具，要求檢測(cè)研究對(duì) 象的物理或化學(xué)的信息，其工作過(guò)程要求穩(wěn)定、可靠、精度高，所以對(duì)傳感器 有以下幾個(gè)要求： （ 1 ）適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)傳感器一般工作環(huán)境十分廣，從極寒至酷熱地區(qū)，許多在露天環(huán)境下工作，能 抗飛沙走石、灰塵，還應(yīng)耐潮濕，較高的抗鹽類腐蝕、酸性腐蝕的能力，有抗 污染氣體干擾的能力，能適應(yīng)在高溫、極寒、強(qiáng)烈振動(dòng)、沖擊以及在其他條件 下正常工作的能力，還應(yīng)抗噪聲能力強(qiáng)，信噪比高。（ 2）價(jià)格適中，適于大批量生產(chǎn)要求傳感器一致性好，適宜自動(dòng)化批量生產(chǎn)，對(duì)加工設(shè)備有較高要求，以便排 除人工操作帶來(lái)的不一致性和失誤。3）穩(wěn)定性和可靠性高傳感器是一種高精度檢測(cè)儀器，在軍事、

3、航空、航天中應(yīng)用都有嚴(yán)格要求，產(chǎn) 品都須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試才能應(yīng)用。所以傳感器生產(chǎn)是一種高新技術(shù)的具體運(yùn)用和 體現(xiàn)。一種傳感器是否有較高的技術(shù)附加值體現(xiàn)在所包含的技術(shù)含量和加工工 藝的技術(shù)是否高新。有部分傳感器由于其應(yīng)用環(huán)境的狀況需金屬封裝，一般采用焊接密封，如壓力 傳感器、力傳感器、霍爾傳感器、光電傳感器、溫度傳感器等，這類傳感器內(nèi) 部有敏感元件和集成電路，充惰性氣體或抽真空與外界隔絕，有耐壓、氣密性 要求，另有焊接強(qiáng)度要求和漏氣率要求，對(duì)焊接質(zhì)量要求高，而且焊接過(guò)程中 要求變形小，不能對(duì)內(nèi)部元件和微電路有損壞。目前傳感器密封焊接有電阻 焊、鎢極氬弧焊、等離子弧焊、電子束焊和激光焊。二、激光焊接1

4、. 激光焊接原理激光是輻射的受激發(fā)射光放大的簡(jiǎn)稱，由于其獨(dú)有的高亮度、高方向性、高單 色性、高相干性，自誕生以來(lái)，其在工業(yè)加工中的應(yīng)用十分廣泛，成為未來(lái)制 造系統(tǒng)共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強(qiáng)度的激光束，激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，其 激光焦點(diǎn)的功率密度為 104107W/cm，2 加工工件置于激光焦點(diǎn)附近進(jìn)行加熱熔 化，熔化現(xiàn)象能否產(chǎn)生和產(chǎn)生的強(qiáng)弱程度主要取決于激光作用材料表面的時(shí) 間、功率密度和峰值功率?？刂粕鲜龈鲄?shù)就可利用激光進(jìn)行各種不同的焊接 加工。2. 激光焊接的一般特點(diǎn)激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束等離子束和一 般機(jī)械加工相比較，具有許多優(yōu)點(diǎn)

5、：激光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材 料。激光焊接是無(wú)接觸加工，沒(méi)有工具損耗和工具調(diào)換等問(wèn)題。激光束能量可調(diào)， 移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接加工。激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可方 便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接。激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理。激光可通過(guò)玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件。激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實(shí)現(xiàn)各方向變換。激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便。激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。3. 激光焊接在傳感器生產(chǎn)中的工藝特點(diǎn)。激光

6、用來(lái)封焊?jìng)鞲衅鹘饘偻鈿な悄壳耙环N最先進(jìn)的加工工藝方法，主要基于激 光焊接有以下特點(diǎn)：(1) 高的深寬比。焊縫深而窄，焊縫光亮美觀。(2) 最小熱輸入。由于功率密度高，熔化過(guò)程極快，輸入工件熱量很低，焊接 速度快，熱變形小，熱影響區(qū)小。(3) 高致密性。焊縫生成過(guò)程中，熔池不斷攪拌，氣體易出，導(dǎo)致生成無(wú)氣孔 熔透焊縫。焊后高的冷卻速度又易使焊縫組織微細(xì)化，焊縫強(qiáng)度、韌性和綜合 性能高。(4) 強(qiáng)固焊縫。高溫?zé)嵩春蛯?duì)非金屬組份的充分吸收產(chǎn)生純化作用，降低了雜 質(zhì)含量，改變夾雜尺寸和其在熔池中的分布，焊接過(guò)程中無(wú)需電極或填充焊 絲，熔化區(qū)受污染小，使焊縫強(qiáng)度、韌性至少相當(dāng)于甚至超過(guò)母體金屬。(5)

7、精確控制。因?yàn)榫劢构獍吆苄?，焊縫可以高精度定位，光束容易傳輸與控 制，不需要經(jīng)常更換焊炬、噴咀，顯著減少停機(jī)輔助時(shí)間，生產(chǎn)效率高，光無(wú) 慣性，還可以在高速下急停和重新啟始。用自控光束移動(dòng)技術(shù)則可焊復(fù)雜構(gòu) 件。(6) 非接觸、大氣環(huán)境焊接過(guò)程。因?yàn)槟芰縼?lái)自激光，工件無(wú)物理接觸，因此 沒(méi)有力施加于工件。另磁和空氣對(duì)激光都無(wú)影響。(7) 由于平均熱輸入低，加工精度高，可減少再加工費(fèi)用，另外，激光焊接運(yùn) 轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，從而可降低工件成本。(8) 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)光束強(qiáng)度與精細(xì)定位能進(jìn)行有效控制。三、激光焊接與現(xiàn)有焊接方法的比較 目前傳感器密封焊接采用的方法有：電阻焊、氬弧焊、電了束焊、等離子焊1. 電

8、阻焊：它用來(lái)焊接薄金屬件，在兩個(gè)電極間夾緊被焊工件通過(guò)大的電流熔 化電極接觸的表面，即通過(guò)工件電阻發(fā)熱來(lái)實(shí)施焊接。工件易變形，電阻焊通 過(guò)接頭兩邊焊合，而激光焊只從單邊進(jìn)行，電阻焊所用電極需經(jīng)常維護(hù)以清除 氧化物和從工件粘連著的金屬，激光焊接薄金屬搭接接頭時(shí)并不接觸工件，再 者，光束還可進(jìn)入常規(guī)焊難以焊及的區(qū)域，焊接速度快。2. 氬弧焊：使用非消耗電極與保護(hù)氣體，常用來(lái)焊接薄工件，但焊接速度較 慢，且熱輸入比激光焊大很多，易產(chǎn)生變形。3. 等離子弧焊：與氬弧類似，但其焊炬會(huì)產(chǎn)生壓縮電弧，以提高弧溫和能量密 度，它比氬弧焊速度快、熔深大，但遜于激光焊。4. 電子束焊：它靠一束加速高能密度電子流撞

9、擊工件，在工件表面很小密積內(nèi) 產(chǎn)生巨大的熱，形成 小孔 效應(yīng)，從而實(shí)施深熔焊接。電子束焊的主要缺點(diǎn)是 需要高真空環(huán)境以防止電子散射，設(shè)備復(fù)雜，焊件尺寸和形狀受到真空室的限 制，對(duì)韓件裝配質(zhì)量要求嚴(yán)格，非真空電子束焊也可實(shí)施，但由于電子散射而 聚焦不好影響效果。電子束焊還有磁偏移和 X 射線問(wèn)題，由于電子帶電，會(huì)受 磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)影響，故要求電子束焊工件焊前去磁處理。 X 射線在高壓下特別強(qiáng)， 需對(duì)操作人員實(shí)施保護(hù)。激光焊則不需真空室和對(duì)工件焊前進(jìn)行去磁處理，它 可在大氣中進(jìn)行，也沒(méi)有防 X 射線問(wèn)題，所以可在生產(chǎn)線內(nèi)聯(lián)機(jī)操作，也可焊 接磁性材料。四、激光焊接在傳感器生產(chǎn)的應(yīng)用前景激光焊接技術(shù)是一種高新技術(shù)，由于其獨(dú)有的特點(diǎn)，特別適合在傳感器密封焊 中使用，目前國(guó)外許多生產(chǎn)傳感器的廠家均利用激光焊接工藝生產(chǎn)傳感器，而 國(guó)內(nèi)采用此工藝的廠家不多，主要是一些生產(chǎn)軍用傳感器產(chǎn)品的廠家和部分科 研機(jī)構(gòu)在采用此種工藝，且采用國(guó)外