当电子组件的铜带和铜丝厚度低于0.004英寸时，由于接头的低导电性和接头的可靠性问题，连接工艺如卷曲、焊接和钎焊变得不太可行。微焊接没有这些限制。
然而，由于铜具有很高的导热性，热量从接头迅速转移，使得很难保持热平衡和可靠地焊接零件。高生产率、小尺寸的零件、不同的材料和不同的零件厚度加剧了这个问题。微焊接铜的挑战是如何在不使零件过热或过热的情况下控制热平衡。
微细焊接可采用超声波、电阻和激光焊接设备。每一种都有其优点和缺点。
超声波焊机是利用振动能量在接头界面连接零件。振动能量通过与顶部接触的声极或喇叭传递到界面。喇叭以每秒几百到几千次的频率振动，运动振幅为0.0005到0.004英寸。零件的下侧由铁砧支撑，铁砧可以是静态的，也可以是振动的。
在外加力作用下的振动作用导致焊接界面上的表面差异和氧化物的塑性变形，导致金属原子的高度亲密接触和扩散。接头是通过扩散形成的，在接头处没有熔化。零件有一定的变形或厚度减少，但这是可以控制的。喇叭与零件的接触是通过力和摩擦来维持的，这是由喇叭上的滚花图案增强的。
超声波焊接非常适合于导电金属的焊接片，包括铝和铜。然而，该过程具有微焊的一些缺点。由于施加力对部件，因此在接头的两侧需要机械触点。关节几何形状主要限于搭接焊缝，并且该过程并不像其他焊接方法那么快。
电阻焊接依赖于接口处的高电阻以产生热量，因为电流通过部件。电路由电极产生，电极从工件的相同侧或相对侧接触部分。通过在零件上发出一些力来确保电触点。
当电阻焊接导电部件时，电极是电阻的，因此有两个功能:它们加热部件，它们传导电流使接缝处发生加热。
电阻焊接适用于各种应用和材料。然而，由于该过程依赖于机械接触并且需要在两个电极之间产生电路，因此在所有情况下可能无法正常工作，特别是如果部件机械地精致。另外，最小电极尺寸的直径约为0.04英寸，这可能限制关节可接近性。
激光焊接是一个非接触的过程，只需要访问组装的一面。该技术适用于极小的接头区域，可用于焊接不同形状的零件、不同的接头几何形状和不同的材料。它不需要消耗品，焊接周期以毫秒计。
在1064纳米的波长下，Nd:YAG激光在裸铜上产生不一致的点焊，甚至在组件上烧出一个洞。正如这张照片所示，在532纳米的波长下，激光产生的结果更加一致。
绿色激光
从表面上看，激光焊接似乎是一种很好的铜微细焊解决方案，但存在一个问题。脉冲Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光器用于大多数微焊接应用，其波长为1064纳米，铜能反射其90%以上的能量。需要极高的功率来克服反射率，确保有足够的光能传递到铜上。讽刺的是，一旦提供足够的激光功率来提高铜的温度，它的反射率就会降低。在不到十亿分之一秒的时间里，铜吸收的能量发生了迅速的变化。最初需要的高功率现在远远超过了形成焊缝所需的功率。结果，材料迅速过热并蒸发，留下一个大洞。
已经使用许多技术来克服这种反射率，例如将激光脉冲成形，加氧气，并施加较少的反射镀层。
脉冲整形不可靠。因为铜和其他导电部件的反射率变化，因此激光功率应减少的精确时刻也变化。通过实施反馈技术，有一些尝试更好地预测这一刻，但无需迄今已被证明可行。
氧已经被证明可以显著地提高铜焊缝的激光穿透，因为它会在零件上形成一层氧化层。然而，这在点焊应用中并不有效，因为氧气的积极作用只有在连续几次脉冲后才能看到。因此，单点或短焊缝的焊接不可靠。
使用反射性较低的涂层，如镍或锡，确实有助于减少初始反射，但不能完全缓解问题。将能量注入铜仍然需要大量的能量。因此，微焊接的工艺窗口变得非常小。
一种克服铜表面反射率问题的技术是将光波长从1064纳米减少到532纳米。532纳米，或绿色，波长使能量吸收到铜和稳定焊接。在532纳米的波长下，Nd:YAG激光可以穿透未涂层铜，而1064纳米的激光可以穿透钢。
这种波长可以通过两种方式实现。最常见的是使用Q开关激光器，但这种激光器没有足够的脉冲能量来焊接。
更新颖的方法是使用常规脉冲Nd：通过光纤输送的YAG激光器。该设置提供532纳米灯，峰值功率为1.5千瓦，脉冲宽度高达5毫秒。这提供了足够的能量来穿透铜至约350微米的深度，这足以用于大多数微焊接应用。使用脉冲Nd：通过光纤输送的YAG激光的增加的益处是光束具有低亮度。这促进了焦点的吸收，防止了可能导致过程不稳定的焊缝中心处的热点。
绿色激光器可以焊接0.004英寸直径的固体金丝镀金金属焊盘。
现实世界的例子
微型焊接连接可以在汽车传感器、植入式医疗设备和电信设备中找到。在电子工业中，一个常见的应用是将0.015英寸厚的镀金铜带焊接到金属焊盘上。理想情况下，衬垫厚度应至少为色带厚度的1.5倍。这将在导线和衬垫之间形成良好的热平衡，防止衬垫过热。
连接实线和绞合线是电子领域的另一种常见应用。通过适当地将激光指向导线和衬垫的尖端，导线有效地回流到衬垫上，而不受热量影响衬垫本身。
绿色ND：YAG激光器已被用来焊接固体0.004英寸的金线，以镀金金属化垫，并将0.01英寸的银线搁浅至镀镍铜端子。焊接绞合线的键保持尖端以确保股线紧密填充。这可以通过压实，浸入电镀中或使用与绝缘体的短倒距距离来实现。
绿激光的柔性对于不同的接头几何形状和终端形状的焊接具有重要价值。例如，激光可以将矩形截面的镀金铜接头焊接到镀银铜线上。焊接是在对接配置。尽管有一些变化的位置线与终端,和一些变化之间的差距圆边缘线和广场边缘的终端,控制和一致的吸收激光的两个部分使焊接可靠。
对于大批量生产，焊接多个接头的引线框架是所有的质量和速度。激光焊接是一种非接触工艺，适合大批量生产。根据运动控制系统，它可以在一秒钟内完成多次焊接。
智能卡，射频识别标签和其他需要小于50毫安的能量的电子产品通常使用锂离子或锂聚合物电池。在这些应用中连接电池终端可能是具有挑战性的。每个端子由铜和铝制成难以焊接。终端材料也非常薄，有时小于0.001英寸。
在某些应用中，可以使用超声波焊接，但激光焊接也是一种选择，尤其适合于将端子连接到电路板的金属焊盘上。
当焊接具有不同吸收水平的材料时，存在过热的倾向，使吸收材料更加吸收，导致过度的溅射和孔隙率。这通常是通过偏爱一种材料来克服。然而，对于小部分，这可能还不够，因为即使最微小的吸收不平衡也可以产生过热的焊缝。在532纳米波长处，两个部件的反射率变得更近。结果，焊接能量余平更加持续，显着提高可焊性。
这张照片显示了铝和钛之间的缝焊。通过绿色激光，无需支持其中一种材料。
