一种基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统技术方案

本发明专利技术属于激光焊接技术领域，涉及一种基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统，包括如下步骤：准备具有N个镂空图案的目标金属膜；将两者间形成有焊缝的两个待焊接金属件安装在焊接平台，设置目标金属膜，并使目标金属膜位于待焊接金属件的上方；启动蓝光激光器，根据目标需求调节蓝光激光器的输出能量，将蓝光激光器发出的蓝光激光束对准其中一个镂空图案，以作为目标镂空图案；通过蓝光激光束对目标镂空图案进行加热，使目标镂空图案对应处的金属熔融为熔滴，直到该熔滴脱离目标金属膜并滴落至焊缝，以最终将两个待焊接金属件焊接连接在一起。显然，该焊接方法简单可靠，适用范围广，能满足大电流、耐高温、高集成度的焊接要求，焊接系统结构简单。系统结构简单。系统结构简单。

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统


[0001]本专利技术涉及激光焊接
，尤其涉及一种基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统。

技术介绍

[0002]随着汽车电子、5G通讯基站及电力电子设备等功率电子行业的迅猛发展，高可靠封装互连技术已成为推动高功率器件推广应用的关键技术之一。此类电子器件具有高集成度、大电流/大电压、高温服役等显著特点，并且要求封装互连接头尺寸更小、高温稳定性更好、可靠性更高。然而，电流较大的电子元件之间的连接，通常需要利用铜、铜合金、金等高反材料的电流载流量大、散热效果好等优点，这就涉及到高反材料的焊接问题。
[0003]目前，鉴于高反材料对蓝光的吸收率偏高，加热速度快的特点，已有采用蓝光激光对高反材料进行焊接的情况。但在现有技术中，通常采用半导体蓝光激光和光纤激光集成到复合焊接装置中进行焊接，也即现有具备蓝光焊接功能的焊接装置的总体结构和焊接工艺均比较复杂。
[0004]另外，也有将蓝光激光器单独应用到传统的激光焊锡工艺中，去解决因高反材料和锡膏对焊接要求的不同导致的焊接缺陷的案例，但其仍然是基于传统的激光焊锡工艺，显然，此种工艺难以满足高功率电子器件对高温稳定性、大电流、高集成的需求，也即适用范围有限。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于，解决现有针对高反材料采用的具有蓝光焊接功能的焊接系统的结构和工艺复杂，适用范围有限，难以满足高温稳定性、大电流、高集成需求的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种基于蓝光激光的焊接方法，采用了如下所述的技术方案：
[0007]所述基于蓝光激光的焊接方法包括如下步骤：
[0008]准备具有N个镂空图案的目标金属膜，其中，N为大于或等于1的正整数；
[0009]将两者间形成有焊缝的两个待焊接金属件安装在焊接平台，设置所述目标金属膜，并使所述目标金属膜位于待焊接金属件的上方；
[0010]启动蓝光激光器，根据目标需求调节所述蓝光激光器的输出能量，将所述蓝光激光器发出的蓝光激光束对准其中一个镂空图案，以作为目标镂空图案；
[0011]通过蓝光激光束对目标镂空图案进行加热，使目标镂空图案对应处的金属熔融为熔滴，直到该熔滴脱离所述目标金属膜并滴落至所述焊缝，以最终将两个待焊接金属件焊接连接在一起。
[0012]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述目标镂空图案具有M个，M为大于或等于1的正整数，且M小于或等于N；
[0013]当M大于1时，蓝光激光束对第M个目标镂空图案的加热动作，在第M
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1个目标镂空图案形成的熔滴滴落至所述焊缝之后执行。
[0014]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述镂空图案呈间隙、阵列排布。
[0015]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述镂空图案呈中心为实心图案、中心外围为镂空的结构。
[0016]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述镂空图案中心的实心图案形状为圆形或方形，中心外围为十字交叉镂空结构。
[0017]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述将两者间形成有焊缝的两个待焊接金属件安装在焊接平台，设置所述目标金属膜，并使所述目标金属膜位于待焊接金属件的上方的步骤具体包括如下步骤：
[0018]将两个所述待焊接金属件安装在可水平移动的焊接平台上；
[0019]在所述待焊接金属件的上方，将所述目标金属膜设置在能水平和/或上下移动的安装架上；
[0020]或者具体包括如下步骤：
[0021]将所述目标金属膜设置在能水平和/或上下移动的安装架上；
[0022]在所述目标金属膜的下方，将两个所述待焊接金属件安装在可水平移动的焊接平台上。
[0023]进一步地，在一些实施例的优选方案中，两个待焊接金属件由高反光金属材料制成。
[0024]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种基于蓝光激光的焊接系统，采用如下所述的技术方案：所述基于蓝光激光的焊接系统用于实施上述基于蓝光激光的焊接方法，所述基于蓝光激光的焊接系统包括：
[0025]蓝光激光器，用于发射蓝光激光束；
[0026]焊接平台，用于安装两个待焊接金属件，并带动待焊接金属件水平移动；
[0027]安装架，位于所述焊接平台的上方，用于安装目标金属膜并能带动所述目标金属膜水平和/或上下移动；
[0028]控制装置，电性连接有所述蓝光激光器、所述焊接平台和所述安装架。
[0029]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述蓝光激光器包括激光输出模块和用于实现高频调制的电路调节组件，所述电路调节组件包括：
[0030]滤波储能电路模块，外接直流电源；
[0031]中心控制电路模块，电性连接所述滤波储能电路模块；
[0032]功率调节设定电路模块，由所述中心控制电路模块控制，以设定调节的目标功率；
[0033]主功率变换电路模块，由所述滤波储能电路模块供应电能，且由所述功率调节设定电路模块提供变换的目标功率，以调节所述激光输出模块的输出功率。
[0034]进一步地，在一些实施例的优选方案中，所述基于蓝光激光的焊接系统还包括准直聚焦装置，所述蓝光激光器出射的蓝光激光束经所述准直聚焦装置调节后入射到所述目标金属膜。
[0035]与现有技术相比，本专利技术实施例提供的基于蓝光激光的焊接方法和焊接系统主要有以下有益效果：
[0036]该基于蓝光激光的焊接方法通过预先设计图案化的目标金属膜，将目标金属膜设置于两个待焊接金属件的上方，以使两者之间具有垂直间隙，并单独将蓝光激光器射出的经调制后的蓝光激光束对准目标镂空图案和焊缝，以直接通过加热目标镂空图案使其对应的金属熔融为熔滴，通过各熔滴依次滴落至焊缝并填满焊缝时，即可快速实现两个待焊接金属件的焊接，全程无需对两个待焊接金属件进行加热。显然总体上，实施该焊接方法的焊接系统的结构简单可靠，该焊接方法简单可靠，适用范围广，不仅限于传统的焊锡工艺；更重要的是，该焊接方法因无需对焊接基材加热，故此，对焊接基材无损伤，利于实现大电流、耐高温、高集成度的高可靠焊接，进而利于推动高功率器件的推广应用。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0038]图1是本专利技术一个实施例中基于蓝光激光的焊接方法的总流程示意图；
[0039]图2是图1中基于蓝光激光的焊接方法更具体的流程图，其中，此流程图主要针对至少两个目标镂空图案的情况作了进一步细化；
[0040]图3是本专利技术一个实施例中基于蓝光激光的焊接系统的结构示意简图；
[0041]图4是图3中基于蓝光激光的焊接系统的焊接过程第一步的示意图，其中，在该步骤中，蓝光激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述基于蓝光激光的焊接方法包括如下步骤：准备具有N个镂空图案的目标金属膜，其中，N为大于或等于1的正整数；将两者间形成有焊缝的两个待焊接金属件安装在焊接平台，设置所述目标金属膜，并使所述目标金属膜位于待焊接金属件的上方；启动蓝光激光器，根据目标需求调节所述蓝光激光器的输出能量，将所述蓝光激光器发出的蓝光激光束对准其中一个镂空图案，以作为目标镂空图案；通过蓝光激光束对目标镂空图案进行加热，使目标镂空图案对应处的金属熔融为熔滴，直到该熔滴脱离所述目标金属膜并滴落至所述焊缝，以最终将两个待焊接金属件焊接连接在一起。2.根据权利要求1所述的基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述目标镂空图案具有M个，M为大于或等于1的正整数，且M小于或等于N；当M大于1时，蓝光激光束对第M个目标镂空图案的加热动作，在第M
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1个目标镂空图案形成的熔滴滴落至所述焊缝之后执行。3.根据权利要求1所述的基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述镂空图案呈间隙、阵列排布。4.根据权利要求3所述的基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述镂空图案呈中心为实心图案、中心外围为镂空的结构。5.根据权利要求4所述的基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述镂空图案中心的实心图案形状为圆形或方形，中心外围为十字交叉镂空结构。6.根据权利要求1所述的基于蓝光激光的焊接方法，其特征在于，所述将两者间形成有焊缝的两个待焊接金属件安装在焊接平台，设置所述目标金属膜，并使所述目标金属膜位于待焊接金属件的上方的步骤具体包括如下步骤：将两个所述待焊接金属件安装在可水平移...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟绪浪，罗又辉，王瑾，秦贤兵，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：