[發明專利]一種用于密集多點同時焊接的激光輸出系統及焊接方法

有效

• 申請號: 201711188145.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108176922B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 劉良清
• 申請（專利權）人: 武漢凌云光電科技有限責任公司
• 主分類號: B23K26/22
• 分類號: B23K26/22;B23K26/064;B23K26/067;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種用于密集多點同時焊接的激光輸出系統及焊接方法。包括多個平行設置的光路，每個光路均包括激光光源、傳輸光纖、柱面鏡組和楔形鏡，多個平行光路經楔形鏡后形成匯聚光路，柱面鏡組包括Y方向柱面鏡組和X方向柱面鏡組，Y方向柱面鏡組包括Y方向平凸柱面鏡和Y方向平凹柱面鏡，X方向柱面鏡組包括X方向平凸柱面鏡和X方向平凹柱面鏡；柱面鏡組對激光束在X方向和Y方向上進行調整，形成橢圓光束，橢圓光束經楔形鏡匯聚后形成用于進行密集多點焊接的工作激光。能在同一臺設備上同時實現不同焊盤尺寸、不同焊盤間距、不同焊點功率設置的多點同時焊接系統，具有較高的效率和加工精確度。

技術領域

本發明涉及激光焊接技術領域，具體涉及一種用于密集多點同時焊接的激光輸出系統及焊接方法。

背景技術

隨著電子行業的科學技術的飛速發展，電子產品越來越輕薄短小，對電子的零組件的尺寸精度要求越來越高，連接器行業也首當其沖。新一代USB Type C連接器的尺寸更小，焊腳距離更小，焊接工藝越來越復雜，傳統焊接方法難以滿足焊接效率和成品率的要求。由于焊盤尺寸小，間距密集，傳統烙鐵焊接工藝通常無法完成。熱壓焊接方法能夠快速地完成焊接，但容易造成元件變形等損傷。新型激光焊接方法是一種無接觸式的焊接工藝，不會對元件造成應力傷害。然而通常的激光焊接工藝均為采用半導體激光單光束單點照射的方式，每次只能照射一個焊盤，焊接效率太低。另外，由于同一產品上的焊盤尺寸通常存在差異，單個光源難以兼顧不同形狀和尺寸的焊盤的有效焊接。使用多個激光光源同時照射，能夠顯著地提高焊接效率，但是因為半導體激光光束質量較差，發散角較大，在密集多點光斑設計中存在空間排布上的困難。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種結構設計簡便，空間排布緊湊，光斑尺寸形狀可變，工作距離長的用于密集多點同時焊接的激光輸出系統及焊接方法。

本發明一種用于密集多點同時焊接的激光輸出系統，其技術方案為：該用于密集多點同時焊接的激光輸出系統包括多個光路，每個所述光路均包括依次設置于同一光軸上的激光光源(1)、傳輸光纖(2) 和柱面鏡組，所述柱面鏡組包括Y方向柱面鏡組和X方向柱面鏡組，所述Y方向柱面鏡組包括Y方向平凸柱面鏡(5)和Y方向平凹柱面鏡(6)，所述X方向柱面鏡組包括X方向平凸柱面鏡(7)和X 方向平凹柱面鏡(8)；

所述激光光源(1)發出的激光束(10)經傳輸光纖(2)入射至柱面鏡組，所述柱面鏡組對激光束(10)在X方向和Y方向上進行調整，形成在橢圓截面方向上長短軸比例滿足規定的激光束，所述用于密集多點同時焊接的激光輸出系統的多個光路在出射端向中部傾斜，實現多個光路的匯聚；

其中，所述X方向和Y方向在激光束橫截面上互成90°夾角。

較為優選的，當所述用于密集多點同時焊接的激光輸出系統中的多個光路為平行設置時，通過在每個光路的柱面鏡組末端設置楔形鏡，實現多個光路的匯聚。

較為優選的，所述Y方向平凸柱面鏡設置于所述Y方向平凹柱面鏡的前端，所述X方向平凸柱面鏡設置于所述X方向平凹柱面鏡的前端。

較為優選的，所述Y方向平凸柱面鏡和Y方向平凹柱面鏡平行設置，所述X方向平凸柱面鏡和X方向平凹柱面鏡平行設置。

較為優選的，所述傳輸光纖的光纖輸出端與柱面鏡組之間設有準直鏡。

較為優選的，所述激光光源的波長為1000～1100納米，光束質量 M2因子小于等于2。

較為優選的，所述傳輸光纖的光纖芯徑小于10μm，數值孔徑小于 0.12。

本發明一種激光焊接方法，其技術方案包括以下步驟：

步驟1：將待焊接的導線導體在錫爐中上錫；

步驟2：在焊盤表面涂覆錫膏；