本发明专利技术涉及用于通过入射到第一材料上的聚焦的激光辐射借助焊接将第一材料与第二材料物质决定地相连接的方法和装置，所述激光辐射的功率与在入射激光辐射的区域中所测量的温度有关地被调节。为了尤其是表面特性不导致要测量的材料温度的显著的失真，使得能够实现可再生的具有高品质的焊接，规定，在第一材料的区域中测量温度，该区域与聚焦的激光辐射入射到第一材料上的那个区域相邻，其中温度被测量的区域和激光辐射的入射区域位于焊接处的区域中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于通过入射到第一材料上的聚焦的激光辐射借助焊接将第一材料与第二材料物质决定地(Stoffschlilssig)相连接的方法，所述激光辐射的功率根据通过热辐射所测量的温度被调节，所述热辐射由第一材料在激光辐射的方向上发射。本专利技术也涉及一种用于将第一材料焊接到第二材料上的装置，包括发射激光辐射的激光源、将激光辐射聚焦到第一材料上的第一光学装置、经由第一光学装置作为测量辐射检测由第一材料所发射的热辐射的传感器、以及分束器，经由该分束器可以偏转来自测量光路的光路的激光辐射或来自激光辐射的光路的测量光路。
技术介绍
可以将激光器、尤其是光纤耦合的激光器用于将诸如铜带的连接器软焊接到太阳能电池上，以便将所述太阳能电池连接成太阳能模块。按照现有技术，首先使激光辐射对准，与高温计的光路结合，以便将高温计的传感器和激光点同轴地聚焦到铜带上。激光器和高温计在此形成闭合的调节回路。在此，预先给定时间可变的额定温度。调节器如此来改变激光功率，使得尽可能好地达到额定温度。激光点和高温计的测量点在此重合。由此出现以下缺点激光辐射影响高温计测量和可能使之失真。因此可能在铜带的表面上贮藏吸收的或导热差的物质，例如灰尘、熔剂、氧化物。因此激光辐射在表面上可能产生火花或另外的局部热源，但是它们不再现材料本身的温度。尤其是在软焊接的温度范围中出现这些导致测量失真的影响，因为对于低温采用高度敏感的高温计。从DE -A-100 64 487中可以得出构成前序的方法。为了调节激光束的功率，在焊接处上无接触地测量在激光器的入射点中的温度。为此将辐射高温计集成在激光束源中。DE-A-10 2004 050 164的主题是一种借助激光辐射的熔焊方法。为了测量用于调节激光辐射功率的输入的能量量，借助高温计在要熔焊的材料的与熔焊处相对的侧上测量温度。从EP-A-I 477 258中公知一种用于利用热探测器和图像处理的局部温度处理的装置和方法。在此，借助高温计来测量激光辐射到物体上的入射点中的温度。将要测量的热辐射作为反辐射从激光辐射中耦合输出。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务在于，如此改进开始时所述类型的方法和装置，使得尤其是通过第一材料的表面特性或位于第一材料上的材料异己的(materialfremd)物质不导致要测量的材料温度的显著的失真，以致于能够实现可再生的具有高品质的焊接。为了解决本专利技术建议，在第一材料的区域中测量温度，该区域相邻于聚焦的激光辐射入射到第一材料上的区域。根据本专利技术，激光辐射入射的区域与温度被测量的区域在空间上分开、也就是相间隔。因而温度测量的区域和入射激光辐射的区域处于焊接处的区域中，然而在该区域之内在空间上分开、也即相间隔。尤其是规定，在至少两个互相相间隔的焦点中将激光辐射映射在第一材料上，并由传感器将由第一材料的在焦点之间伸展的区域所发射的热辐射作为测量辐射来检测。也存在以下的可能性，将激光辐射映射在第一材料上的环形伸展的焦点区域中， 并且将第一材料的在环形焦点区域之内发射的热辐射作为测量辐射来测量。即使不是激光辐射、而是在第一材料的环形区域所发射的热辐射被测量，该热辐射同轴地包围激光辐射的映射到第一材料上的焦点，或激光辐射在焦点中被映射在第一材料上，并且在第一材料的两个优选相反于焦点伸展的区域中所发射的热辐射作为测量辐射被测量，则也不离开本专利技术。为了分裂激光辐射或聚集热辐射，也即在本来意义上将传感器映射到第一材料上，使用折射光学元件(例如屋脊棱镜(Dachprisma)或旋转三棱镜(Axicon))或衍射光学元件、或反射光学元件。虽然公知的是，在折射眼外科中借助分束器设备将激光辐射分配到多个焦点中。 为此应减少治疗时间(DE-A-10 2007 019 812)。从EP-A-I 020 249中已知，借助激光束来切割和熔焊金属。在此可能生成双点， 以便能够实现在熔焊时附加金属线或在点的区域中输送气体。根据本专利技术优选如此进行激光辐射的分裂，使得在要焊接的材料上映射至少两个焦点。在此，在本来的意义上涉及焦点区域或点(Spot)。就这方面来说，可将这些概念理解为同义词。影响材料表面特性的物质、如灰尘、熔剂和/或氧化物，不再能导致材料本身的所测量的温度的失真，因为不在点本身中、而是在点附近进行测量。为了在点的区域中实施材料温度的极其准确的测量，直接在这些点的附近、优选在两个点之间测量热辐射。焦点区域的另外的几何形状和在所述一个激光点或多个激光点的区域中的温度测量同样是可能的，其中，借助传感器将在所述一个或多个点之外发射的热辐射作为测量辐射来检测。根据本专利技术的教导，可以降低作为调节参量所使用的额定温度。引入的激光功率保持在相同的水平，其中，该激光功率从构件到构件较少地波动。而如果在激光点中测量温度，则必须如此高地调整额定温度，使得尽管传感器信号的朝显然更高的温度的可能失真却仍给构件足够地施加激光功率。在此失真在真实的构件表面上剧烈地波动。这导致过程波动。利用本专利技术的教导，在闭合的调节回路中在作为调节参量的比现有技术低的额定温度下能够实现第一材料到第二材料上的焊接、尤其是诸如铜带的电连接器到诸如太阳能电池的半导体组件上的焊接，其中，但是确保不发生导致损坏的不允许地高的发热。此外还产生特别可再生的焊接结果。尤其是规定，如此将激光辐射分配和聚焦到两个激光点上，使得在维持第一材料上的由焦点未覆盖的区域的情况下在具有0.5 mm^D^ 1.5 mm的相应焦点直径D时在两个焦点之间的中心距A为1.0 mm彡A彡2. 5 mm，其中由所述区域发射的热辐射作为测量辐射被测量。开始时所述类型的装置的特征一方面在于，在激光源和分束器之间布置分裂激光辐射的第二光学装置，该第二光学装置将激光辐射在至少两个互相相间隔的焦点中或在环形焦点区域中在第一材料上映射，其中，第一材料的发射要测量的热辐射的区域在至少两个焦点之间或在环形焦点区域之内伸展。该装置的特征另一方面在于，在传感器和分束器之间布置第二光学装置，经由该第二光学装置，可将由第一材料的两个互相相间隔的区域所发射的辐射或由环形区域所发射的辐射作为测量辐射映射到传感器上。在此，可将激光辐射映射在两个区域之间的区域中或在环形区域中，所述两个区域或所述环形区域发射要测量的辐射。尤其是规定，第一材料是电连接器，第二材料是诸如太阳能电池的半导体组件。尤其是如此设计所采用的第二光学装置，使得在维持第一材料上的由焦点未覆盖的区域的情况下可映射第一材料上的具有在1. 0 mm < A < 2. 5 mm之间的中心距A和0. 5 mm^D^ 1.5 m的相应焦点直径D的两个焦点。在此，尤其是第二光学装置是诸如屋脊棱镜或旋转三棱镜的折射光学元件、或衍射光学元件或反射光学元件。附图说明不仅从权利要求、由这些权利要求可得出的特征(本身和/或以组合的方式)、而且从由附图的以下说明中可得出的优选实施例中，得出本专利技术的其它细节、优点和特征。图1示出第一激光光路，图2示出分配给第一激光光路的测量光路， 图3示出第二激光光路， 图4示出分配给第二激光光路的测量光路， 图5示出由两个用衍射光学装置所生成的激光点的示图，和图6示出用旋转三棱镜所生成的环形伸展的激光点。具体实施例方式以下根据将铜带焊接到本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于通过入射到第一材料上的聚焦的激光辐射借助焊接将第一材料（１０）与第二材料（１２）物质决定地相连接的方法，所述激光辐射的功率与通过由第一材料在激光辐射的方向发射的热辐射所测量的温度有关地被调节，其特征在于，在第一材料（１０）的区域（１４）中测量温度，该区域（１４）相邻于聚焦的激光辐射入射到第一材料上的区域。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A海因里西，LS奥特，
申请(专利权)人：A海因里西，LS奥特，
类型：发明
国别省市：31
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