一种基于激光加热的导热合金焊接系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于激光加热的导热合金焊接系统，包括半导体激光器7、导热基座5及加热系统；半导体激光器7以其激光器引脚701朝上放置于激光器定位工装8的工位上，半导体激光器7的热沉上放置铟锡合金成型焊片6；导热基座5扣合于半导体激光器7上，使得半导体激光器7的热沉及铟锡合金成型焊片6位于导热基座5的安装槽501内；加热系统包括激光光源1，激光光源1输出激光至光纤2，光纤2输出端连接光纤插芯3输出激光至平凸透镜4，平凸透镜4出射激光至导热基座5的安装槽501背面。本实用新型专利技术采用激光加热的铟锡合金焊接导热，有效地提高了半导体激光器的散热能力，保证了其使用寿命。

A heat conduction alloy welding system based on laser heating

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光加热的导热合金焊接系统
本技术涉及激光光源制备领域，具体为一种基于激光加热的导热合金焊接系统，可解决半导体激光器与导热基座的低温快速焊接，应用于显示行业。
技术介绍
激光光源被越来越多地应用到视听行业的各个领域，它的超长的使用寿命可以为影院节省频繁更换灯泡的成本和设备维护的人力成本。尤其在数字影院方面，激光光源因其高亮度、宽色域、高对比度等特征，受到行业广泛的认可及应用。目前，激光光源大都采用半导体激光器制作，但是半导体激光器对工作温度要求较高，需要良好的散热条件。因此，必须给激光光源做相应的散热处理，才能保证其超长的使用寿命。在整个显示行业中，半导体激光器的热沉和导热基座之间还是采用在接触面涂抹导热硅脂的方式进行散热。但导热硅脂的热导率非常低，热传导系数只有1.0~5.0W/m·k，这就大大降低了半导体激光器的散热能力，缩短其使用寿命。而且，导热硅脂成本高、清理困难、互换性差。因此，试图找一种高热导率的材料去替代导热硅脂。申请人选择了高热导率的液态金属。在试验中，发现液态金属和激光半导体的热沉，以及和导热基座之间的亲和性都较差，容易出现空气隙，长时间使用会氧化，稳定性也差，且成本高。此时，申请人想到了借鉴电子产品贴片的方法，能否采用锡合金材料进行焊接。首先，试用的是传统的焊锡膏，但其熔点高，焊接时间长，容易烧坏半导体激光器。其次，试用了含锡的低温合金，但低温合金有很多种，需要谨慎优选。通过多年对技术的深耕积累，通过大量、长时间地测试比对及使用现场数据记录，申请人选择了铟锡合金，该合金熔点低，只有112℃，此温度不影响其使用寿命，与激光器热沉及铜的亲和性最优，焊接强度也满足要求。焊接后长时间点亮测试，其光功率变化没有超出参数指标，有优良的使用稳定性。通过仿真测试，得出结论，焊接时间越短对半导体激光器的保护越好。因此，急需一套快速焊接系统实现快速精准焊接。针对此种情况，申请人开发了一套激光焊接系统，可以缩短加热及冷却时间，提高焊接效率。该激光焊接系统即可以实现单颗，也可以实现阵列式排布加热，同时实现多点焊接，还可实现在激光光束照射的地方快速升温，焊接完成后快速降温。
技术实现思路
为了克服半导体激光器使用的导热硅脂热导率低的问题，本技术目的是提供一种基于激光加热的导热合金焊接系统，采用高热导率的铟锡合金替代传统的导热硅脂，并采用激光快速加热铟锡合金的方法对半导体激光器和导热基座进行快速精准焊接。本技术是采用如下技术方案实现的：一种基于激光加热的导热合金焊接系统，包括半导体激光器、导热基座及加热系统。所述半导体激光器以其激光器引脚朝上放置于激光器定位工装的工位上，所述半导体激光器的热沉上放置铟锡合金成型焊片；所述导热基座扣合于半导体激光器上，使得半导体激光器的热沉及铟锡合金成型焊片位于导热基座的安装槽内。所述加热系统包括激光光源，所述激光光源输出激光至光纤，所述光纤输出端连接光纤插芯输出激光至平凸透镜，所述平凸透镜出射激光至导热基座的安装槽背面。使用时，把成型焊片放到半导体激光器背面的热沉上，使其另一面与导热基座也接触，即位于导热基座的安装槽内，半导体激光器的引脚穿过导热基座的安装槽内通孔。激光光源通过光纤和平凸透镜把高能量的光传输至需要加热的导热基座另一面（安装槽背面），对其加热并将热量传导至成型焊片使其融化，施加一定压力后冷却以达到焊接的目的。本技术所述的半导体激光器与导热基座的铟锡合金焊接导热技术，先把由铟锡合金制成的成型焊片安装到半导体激光器热沉和导热基座之间，再整体放到激光加热系统内进行加热并迅速冷却以实现快速焊接。具有如下优点：1、铟锡合金用于半导体激光器的焊接。2、用激光系统加热使得铟锡合金融化。附图说明图1表示用激光加热的单颗激光器焊接系统示意图。图2a表示用激光加热的阵列式焊接系统示意图。图2b表示用激光加热的阵列式焊接系统正面剖视示意图。图中：1-激光光源，2-光纤，3-光纤插芯，4-平凸透镜，5-导热基座，501-安装槽，6-铟锡合金成型焊片，7-半导体激光器，701-激光器引脚，8-激光器定位工装，9-光束。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施例进行详细说明。一种基于激光加热的导热合金焊接系统，是用激光焊接系统对导热基座进行加热，将热量传导至铟锡合金，使其融化并达到焊接的目的。如图1所示用于单颗激光器焊接，包括半导体激光器7、导热基座5及加热系统。半导体激光器7以其激光器引脚701朝上放置于激光器定位工装8的工位上，半导体激光器7的热沉上放置铟锡合金成型焊片6；导热基座5扣合于半导体激光器7上，使得半导体激光器7的热沉及铟锡合金成型焊片6位于导热基座5的安装槽501内。加热系统包括激光光源1，激光光源1输出激光至光纤2，光纤2输出端连接光纤插芯3输出激光至平凸透镜4，平凸透镜4出射激光至导热基座5的安装槽501背面。如图2a、2b所示用激光加热的阵列式焊接系统，半导体激光器7以阵列式放置于激光器定位工装8的工位上；导热基座5上以阵列式布置有安装槽501；每个半导体激光器7对应于一套加热系统。具体实施时，根据半导体激光器形状，预制一批铟锡合金成型焊片，并涂覆助焊剂（助焊剂可以直接购买获得，型号RMA06，主要成分为：松香树脂70~90%，活性剂5~20%，缓蚀剂0.5~5%，抗氧剂1~5%，防粘剂5~20%）。把铟锡合金成型焊片6放到半导体激光器7背面的热沉上，使其另一面与导热基座5也接触，即位于导热基座5的安装槽501内，半导体激光器7的引脚701穿过导热基座5的安装槽501内通孔。激光光源1通过光纤2和平凸透镜4把高能量的光传输至需要加热的导热基座5另一面（安装槽背面），对其加热并将热量传导至成型焊片使其融化，施加一定压力后冷却以达到焊接的目的。阵列式加热焊接系统可以同时实现多点焊接。系统的具体结构因不同型号的半导体激光器而不同。本技术采用激光加热的铟锡合金焊接导热，用高热导率的铟锡合金替代了原有的低热导率的导热硅脂，有效地提高了半导体激光器的散热能力，保证了其使用寿命。同时，激光加热系统能迅速点亮关闭，可以实现短时精准控制，保证可靠性，提高焊接效率。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光加热的导热合金焊接系统，其特征在于：包括半导体激光器（7）、导热基座（5）及加热系统；/n所述半导体激光器（7）以其激光器引脚（701）朝上放置于激光器定位工装（8）的工位上，所述半导体激光器（7）的热沉上放置铟锡合金成型焊片（6）；所述导热基座（5）扣合于半导体激光器（7）上，使得半导体激光器（7）的热沉及铟锡合金成型焊片（6）位于导热基座（5）的安装槽（501）内；/n所述加热系统包括激光光源（1），所述激光光源（1）输出激光至光纤（2），所述光纤（2）输出端连接光纤插芯（3）输出激光至平凸透镜（4），所述平凸透镜（4）出射激光至导热基座（5）的安装槽（501）背面。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于激光加热的导热合金焊接系统，其特征在于：包括半导体激光器（7）、导热基座（5）及加热系统；
所述半导体激光器（7）以其激光器引脚（701）朝上放置于激光器定位工装（8）的工位上，所述半导体激光器（7）的热沉上放置铟锡合金成型焊片（6）；所述导热基座（5）扣合于半导体激光器（7）上，使得半导体激光器（7）的热沉及铟锡合金成型焊片（6）位于导热基座（5）的安装槽（501）内；
所述加热系统包括激光光源（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海洋，王永振，张少华，周璋杰，
申请(专利权)人：山西汉威激光科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14