车用垂直腔面发射激光器模组整板金锡共晶焊接工艺

激光雷达及飞行时间(ToF)传感器中垂直腔面发射激光器(VCSEL)模组使用的银胶固晶工艺存在银迁移及硫化问题,亟需开发一种可靠性高并可量产的整板金锡共晶焊接工艺。以单颗焊接模式下单因素实验及正交实验为基础,借助Ansys热仿真工具,探究整板焊接中基板与压头之间合适的匹配温度。单因素控制变量实验发现,固晶芯片推力随共晶温度、压头行程、共晶时间的增加先增大后减小,正交实验得到最佳工艺参数为共晶温度320℃、压头行程500μm、共晶时间4 s。采用优选工艺参数500μm、4 s、270~350℃进行整板焊接,平均固晶芯片推力为821 N,相较银胶固晶工艺提高了139%。

低合金钢焊缝金属的腐蚀行为

研究了多种焊接工艺参数下,母材分别为16Mn和X70钢的焊接接头各部位在25℃空气中、25℃通N2除氧NACE溶液和3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,针状铁素体腐蚀倾向较大,但其腐蚀速度很慢;焊接接头中针状铁素体数量对其腐蚀性能有着明显的作用,较多数量的针状铁素体对应着较强的焊缝金属抗腐蚀能力,但过量针状铁素体的出现可能会加快低合金钢焊接接头的腐蚀。

3D封装及其最新研究进展

介绍了3D封装的主要形式和分类。将实现3D互连的方法分为引线键合、倒装芯片、硅通孔、薄膜导线等,并对它们的优缺点进行了分析。围绕凸点技术、金属化、芯片减薄及清洁、散热及电路性能、嵌入式工艺、低温互连工艺等,重点阐述了3D互连工艺的最新研究成果。结合行业背景和国内外专家学者的研究,指出3D封装主要面临的是散热和工艺兼容性等问题,提出应尽快形成统一的行业标准和系统的评价检测体系,同时指出对穿透硅通孔(TSV)互连工艺的研究是未来研究工作的重点和热点。

基于三维焊接的金属零件直接快速制造研究

对用于直接快速制造金属零件的基于机器人CO2气体保护焊的新型快速成形技术进行了初步研究。通过分析堆焊层的几何形状、微观组织和性能，获得了较佳的成形工艺参数。研究结果表明，焊接工艺参数对堆焊层的几何形状、显微组织、表面粗糙度和硬度有很大影响，其中焊接电流和焊接速度是主要的影响因素。由于后续焊道再热循环的作用，堆焊层焊缝的上部为细小的等轴晶，中下部为粗大的柱状晶，堆焊层与基体材料相比硬度略有增大。制造了一个由30层焊道堆积而成的简单空心筒状零件，其直径和高度误差小于1％，垂直度误差小于2％，表面粗糙度Rα约为50～200μm。

冶金用铸钢轧辊激光熔凝强化的研究和应用

采用5kW连续CO2激光器和激光加工机床对冶金用铸钢轧辊进行激光熔凝强化处理，研制了专用的激光熔凝处理吸光涂料；进行了显微组织分析和硬度测试；对搭接区的回火软化问题和硬化区在热轧过程中回火的问题进行了分析和试验研究。结果表明：激光熔凝强化区和相变硬化区的组织为细小的马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；轧辊的表面硬度由原有的HS35～40升高到HS70～85；强化区的深度可达2mm。在实际应用中，轧辊过钢量提高了1．5～1．8倍，使激光熔凝处理成为提高轧辊过钢量的一个有效途径。

CO_2焊接熔池直接视觉图像传感研究

应用被动式视觉传感方法进行CO2焊焊接熔池的形状检测。为了消除弧光干扰并获得清晰的熔池图像,设计了由窄带滤光片、中性密度滤光片和普通焊接滤光片构成的复合滤光系统。基于CO2焊焊接弧光的光谱分布特征,首先确定了窄带滤光窗口中心波长为632.8nm。然后,通过实验确定了中性密度滤光片和普通焊接滤光片的规格,以及它们与窄带滤光片的最佳组合方式。图像检测实验结果表明,该复合滤光系统有效地消除了弧光干扰,获得了高质量的熔池图像。同时,对CO2焊焊接熔池的图像特征进行了初步分析,为进一步进行熔池图像处理和焊缝成型控制的研究奠定了基础。

基于焊接机器人的三维快速成形的方法研究

将RP技术与熔焊技术结合,依据焊接工艺的特点对切片和路径规划算法进行了研究,得出了根据不同类型零件使用不同路径规划算法的结论。据此,使用VisualC++基于UniGraphics二次开发的方式实现了切片、路径规划算法,完成了面向焊接机器人快速成形软件的编写,实现UG实体模型的切片、路径规划以及机器人数控代码的生成。利用MotoMan机器人远程控制接口软件包MotoCom32编写了用于机器人快速成形的远程成形控制软件。采用CO2气体保护焊成功实现了基于焊接机器人的典型零件的快速成形。

针状铁素体焊缝金属二次热循环的析出行为

用Gleeble1500型热模拟机对X70管线钢多道焊焊缝金属进行了热模拟试验,对二次热循环作用后焊缝金属中各种组织尤其是大量针状铁素体组织的数量、尺寸及形貌进行了分析。结果表明:经历了二次热循环过程后,焊缝金属中存在着数量不一的先共析铁素体和块状铁素体,针状铁素体仍占据着主导地位。共感生成的二次针状铁素体在一次针状铁素体的基体上形核并以一定的速率迅速长大到有限的尺寸,一次针状铁素体和二次针状铁素体都是在奥氏体晶内形核、长大,都具有细化奥氏体晶粒、提高多道焊焊缝金属和焊接热影响区韧性的作用。

板料激光弯曲成形的温度场三维数值研究

板料激光弯曲成形是一种利用激光成形构件的柔性成形技术 ,以平板激光单次扫描成形的过程为研究对象 ,应用有限元分析软件ANSYS进行二次开发 ,对温度梯度机理下弯曲成形过程的温度场进行了系统的研究。建立了温度场的有限元分析模型 ,研究了给定技术参数下激光弯曲温度场的动态变化过程和温度场的分布 。

铸造铝合金激光表面合金化的研究

将Ni Cr合金粉末用有机粘接剂调成膏状涂在铸造铝合金ZL10 8基体上 ,然后采用CO2 激光进行激光表面合金化处理。通过选择合理的工艺参数 ,在基体表面获得冶金结合性能良好的合金化层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对合金化层的显微组织结构进行详细的研究。结果表明 ,合金化层由Ni Al金属间化合物组成 ,并且呈点状、弥散分布在Al Si共晶基体上。合金化层的显微硬度可达到 2 30HV左右 ,比基体材料提高大约 3倍 ;耐磨性比基体提高 2倍左右。

铝合金氩弧表面合金化层的组织和性能研究

利用氩弧作为热源,将高熔点的镍、铬直接熔入铸造铝合金表面,获得组织均匀的合金化层。显微组织结构分析表明,合金化层由Ni3Al、NiAl等金属间化合物组成,其硬度可达到130HV0.1左右,大约是基体材料的1.6倍;耐磨性大约是基体的1.4倍左右。

基于焊接的快速成形技术

近年来,快速成形技术(如SLA、LOM、FDM等)得到了快速的发展,基于焊接的快速成形技术因能获得组织致密的金属零件,从而得到工业界的广泛关注。回顾了当前基于焊接的快速成形技术的研究进展,介绍了与之相关的CAD模型切片算法、路径规划策略以及焊接方法、焊接工艺参数、成形过程监控等的发展状况及其对成形效果的影响;并对以后熔焊快速成形技术的研究方向做了预测。

激光诱发热应力成形的研究

研究了低碳钢板料的激光诱发热应力成形行为。结果表明 ,对于多道扫描激光成形工艺 ,诱发热应力成形角度受到许多工艺参数的影响 ,线能量是激光诱发热应力成形的主要影响因素。其中 ,激光功率、光束直径、扫描速度、扫描次数、板料厚度等参数的效应尤其显著。通过对试验结果的定性分析 ,所得的结论可以为激光诱发热应力成形技术的进一步理论研究和可能的工业应用提供依据。

基于三维焊接熔敷的快速成形技术

介绍了一种新型的快速成形技术———基于三维焊接熔敷的快速成形技术的机理、分类和优点 ,回顾了基于三维焊接熔敷快速成形技术的国内外研究现状 ,总结了该技术目前存在的主要问题及对策 。

汽车踏板焊缝在线检测系统的设计

介绍了汽车踏板焊缝在线检测系统的设计。该系统集成了实时控制、数据采集、数据存储、数据处理和数据显示模块,能对汽车踏板焊缝的正面和反面进行实时检测,可以判断出踏板质量是否合格。

电子封装微焊点中的柯肯达尔孔洞问题

简述目前在微焊点内部产生的六种孔洞缺陷。微焊点中的孔洞会导致焊点强度快速下降,一直危害着电子产品的可靠性,软钎料/Cu基盘界面在高温时效老化后会出现了大量的柯肯达尔孔洞,柯肯达尔孔洞的存在将会对应用于高温环境和高应力的封装焊点可靠性产生不好的影响。结合目前的研究状况分析了时效老化时Kirkendall(柯肯达尔)孔洞的形成机理和Kirkendall孔洞对焊点可靠性的影响,重点研究了焊盘材料、材质、焊料掺杂元素和UBM预处理等因素影响柯肯达尔孔洞形成的机理。

电子封装技术本科专业的建设与实践

围绕获教育部批准建立并在全国最早开展本科教学的电子封装技术专业的专业建设,介绍了华中科技大学及材料科学与工程学院对该专业的建设经费投入、制定专业建设目标、确立建设思路和推进综合改革、设置课程体系、保证教学正常有序运行的概况;列举了该专业取得的成果,如培养的学生优秀、在全国率先编写教学教材、科研水平高、获得同行和外界的一致好评等。总结了该专业用9年时间成为国内本专业的领跑者的经验如下:利用本校工科优势、注重师资队伍建设、注重教学、注重实验和实习。最后指出今后的工作重点。

大功率发光二极管的热管理及其散热设计

对大功率发光二极管的散热路径及其相应的热阻进行了分析和计算。利用商业计算流体力学软件对大功率发光二极管进行热流分析及散热优化设计。理论计算结果表明,PN结到环境之间的总热阻为28.67℃/W;当LED耗散功率为1 W、环境温度为25℃时,结温为53.67℃。模拟结果显示,在同样工作条件下,大功率发光二极管的结温为54.85℃,与理论计算结果相吻合。当散热面积达到一定值时,散热效果基本不变。因此,从降低产品成本出发,散热器的面积有一限值范围。当散热器的鳍片垂直向左时,空气流体流向上无阻碍,其散热效果最好,结温最低。

激光诱发热应力成形技术

介绍了一种利用激光扫描金属薄板时 ,在热作用区域内产生的强烈温度梯度而诱发的热应力 ,使板料实现塑性变形的工艺方法。综述了其国内外发展现状及可能的应用领域、激光成形的机理和现有的主要模型 ,定性论述了影响成形的主要因素、存在的主要问题和今后的研究方向。

灰锡问题

灰锡问题早在一百多年前就引起了人们的关注,经研究发现灰锡转变的实质为β-Sn向α-Sn的同素异构转变。Sn基焊料中所添加的合金元素或所含杂质对该转变的发生有着重要的影响,其它的影响因素还有外部约束、冷加工和温度等。但各因素的影响机理仍不是很明晰,同时无铅焊料中的灰锡转变问题仍有待进一步的研究。