[发明专利]一种用于密集多点同时焊接的激光输出系统及焊接方法

说明书

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种用于密集多点同时焊接的激光输出系统及焊接方法。包括多个平行设置的光路，每个光路均包括激光光源、传输光纤、柱面镜组和楔形镜，多个平行光路经楔形镜后形成汇聚光路，柱面镜组包括Y方向柱面镜组和X方向柱面镜组，Y方向柱面镜组包括Y方向平凸柱面镜和Y方向平凹柱面镜，X方向柱面镜组包括X方向平凸柱面镜和X方向平凹柱面镜；柱面镜组对激光束在X方向和Y方向上进行调整，形成椭圆光束，椭圆光束经楔形镜汇聚后形成用于进行密集多点焊接的工作激光。能在同一台设备上同时实现不同焊盘尺寸、不同焊盘间距、不同焊点功率设置的多点同时焊接系统，具有较高的效率和加工精确度。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种用于密集多点同时焊接的激光输出系统及焊接方法。

背景技术

随着电子行业的科学技术的飞速发展，电子产品越来越轻薄短小，对电子的零组件的尺寸精度要求越来越高，连接器行业也首当其冲。新一代USB Type C连接器的尺寸更小，焊脚距离更小，焊接工艺越来越复杂，传统焊接方法难以满足焊接效率和成品率的要求。由于焊盘尺寸小，间距密集，传统烙铁焊接工艺通常无法完成。热压焊接方法能够快速地完成焊接，但容易造成元件变形等损伤。新型激光焊接方法是一种无接触式的焊接工艺，不会对元件造成应力伤害。然而通常的激光焊接工艺均为采用半导体激光单光束单点照射的方式，每次只能照射一个焊盘，焊接效率太低。另外，由于同一产品上的焊盘尺寸通常存在差异，单个光源难以兼顾不同形状和尺寸的焊盘的有效焊接。使用多个激光光源同时照射，能够显著地提高焊接效率，但是因为半导体激光光束质量较差，发散角较大，在密集多点光斑设计中存在空间排布上的困难。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构设计简便，空间排布紧凑，光斑尺寸形状可变，工作距离长的用于密集多点同时焊接的激光输出系统及焊接方法。

本发明一种用于密集多点同时焊接的激光输出系统，其技术方案为：该用于密集多点同时焊接的激光输出系统包括多个光路，每个所述光路均包括依次设置于同一光轴上的激光光源(1)、传输光纤(2) 和柱面镜组，所述柱面镜组包括Y方向柱面镜组和X方向柱面镜组，所述Y方向柱面镜组包括Y方向平凸柱面镜(5)和Y方向平凹柱面镜(6)，所述X方向柱面镜组包括X方向平凸柱面镜(7)和X 方向平凹柱面镜(8)；

所述激光光源(1)发出的激光束(10)经传输光纤(2)入射至柱面镜组，所述柱面镜组对激光束(10)在X方向和Y方向上进行调整，形成在椭圆截面方向上长短轴比例满足规定的激光束，所述用于密集多点同时焊接的激光输出系统的多个光路在出射端向中部倾斜，实现多个光路的汇聚；

其中，所述X方向和Y方向在激光束横截面上互成90°夹角。

较为优选的，当所述用于密集多点同时焊接的激光输出系统中的多个光路为平行设置时，通过在每个光路的柱面镜组末端设置楔形镜，实现多个光路的汇聚。

较为优选的，所述Y方向平凸柱面镜设置于所述Y方向平凹柱面镜的前端，所述X方向平凸柱面镜设置于所述X方向平凹柱面镜的前端。

较为优选的，所述Y方向平凸柱面镜和Y方向平凹柱面镜平行设置，所述X方向平凸柱面镜和X方向平凹柱面镜平行设置。

较为优选的，所述传输光纤的光纤输出端与柱面镜组之间设有准直镜。

较为优选的，所述激光光源的波长为1000～1100纳米，光束质量 M2因子小于等于2。

较为优选的，所述传输光纤的光纤芯径小于10μm，数值孔径小于 0.12。

本发明一种激光焊接方法，其技术方案包括以下步骤：

步骤1：将待焊接的导线导体在锡炉中上锡；

步骤2：在焊盘表面涂覆锡膏；