一种基于渐变能量带的双面焊接激光设备的制造方法_2

文档序号:9406929阅读:来源:国知局
经过第一矩形反光板第二表面全反射后经过第二矩形反光板第一表面反射的激光和经过第三矩形反光板全反射后经过第二矩形反光板透射的激光重合;以此类推,激光在第一矩形反光板与第二矩形反光板之间构成的导光通道不断地反射,每次传输到第二矩形反光板上就会有部分反射和部分透射;同样激光在第二矩形反光板和第三矩形反光板之间构成的导光通道不断地反射,每次传输到第二矩形反光板就有部分激光在第一矩形反光板和第二矩形反光板构成的导光通道内不断的反射,每次传输到第二矩形反光板时就有部分反射和部分透射。第一导光通道的激光经第二矩形反光板部分反射的激光将和第二导光通道内经第二矩形反光板部分透射的激光重合;第一导光通道的激光经第二矩形反光板部分透射的激光将和第二导光通道内经过第二矩形反光板透射的激光重合。这样激光就在第一导光通道和第二导光通道之间不断反射透射重合。
[0032]焊接时,焊接元件经过第一导光通道或第二导光通道,首先,正面将受到光束照射,然后反面受到照射,如此不断交错。因此可以一次焊接双面,提高焊接效率,提升焊接质量。其中第一导光通道指第一矩形反光板与第二矩形反光板之间构成的导光通道;第二导光通道指第二矩形反光板与第三矩形反光板之间构成的导光通道。第一方向指光束入射侧到光束出射侧,第二方向指光束出射侧到光束入射侧。
[0033]在本发明实施例中,入射角δ的范围为O < δ <45°,透过率O < T彡50%。
[0034]本发明提出的一种基于渐变能量带拼接的激光焊接设备,不仅便于实现不同焊接需求所用的焊接温升曲线的激光光斑的设计,可以实现双面焊接,而且分光灵活、控制简单,能耗低,具有更为广泛的应用空间。具体而言,本发明的优点在于:
[0035](I)焊接元器件双面都会受到激光的照射可以一次焊接双面,提高焊接效率,同时防止多次焊接造成虚焊,提升了焊接质量。
[0036](2)该激光焊接设备具有结构简单,抗失调能力强,维护方便,功耗小的特点。
[0037](3)通过改变第二反光板的透过率,有效控制带状光斑能量空间分配,实现不同的焊接温升曲线,对不同类型的电子元器件进行焊接。
[0038]本发明的目的在于提供一种高效的电子元器件的焊接设备,主要利用激光的热辐照效应对电子元件进行加热,采用光束在三块平行放置的矩形反光板内多次反射、透射与合束的原理,每次传输到第二矩形反光板时就有部分激光输出,得到一带能量渐变的加热光斑,实现所需要的温升曲线,完成高质量电子元器件的焊接。
[0039]本发明巧妙地利用三块相对放置的反光板,其中两块镀有全反膜,另一块镀有一定透过率T的膜和高增透膜,通过光束在三块相对放置反光板内不断的反射、分光与合束实现一带能量渐变的加热光斑。该方案能量控制更为简单、耗能量约为传统电控发热焊接设备的5%,极大地减少了耗电量、设备的成本更为低廉,同时能够一次焊接双面,提升焊接质量和效率。
[0040]本发明提供了一种基于三块相对放置的矩形反光板的能量渐变激光焊接设备,它包括矩形反光板对和入射光束,矩形反光板对由三块矩形反光板构成,两块表面镀有对激光的全反膜,实现激光的全反射,另一块镀有对激光一定透过率T的膜和高增透膜,用来控制透过和反射激光能量的多少。入射光束按照设定好的发散角进入到两块相对放置矩形反光板内,入射光束的入射角为δ (0< δ <45° )。
[0041]本发明提供的基于两块相对放置的矩形反光板的能量渐变激光焊接设备,如图1所示,包括入射光束I,第一矩形反光板2,第二矩形反光板3,第三矩形方光板4,焊接元件5第一矩形反光板2、第二矩形反光板3和第三矩形反光板4相对放置,三块矩形反光板平行且对称放置,焊接元件5依次穿越能量不同的激光光斑,完成电子元件的焊接。
[0042]应用本发明提供的激光焊接设备,包括激光光源和在三块平行放置的矩形反光板。光束在三块相对放置反光板内不断的反射、分光与合束实现一带能量渐变的加热光斑,实现对电子元器件的焊接。
[0043]本发明提供的激光焊接方法通过改变入射光束入射角δ,有效控制带状光斑能量空间分配,实现不同的温升曲线,可以实现对不同类型的电子元器件进行焊接。
[0044]其中,入射角δ的范围为O < δ <45。。
[0045]入射激光照射焊接元件表面,光能转化为热能,温度达到200?230度,使焊锡熔化。
[0046]为了更进一步的说明本发明实施例提供的基于渐变能量带拼接的激光焊接设备,现结合具体实例详述如下:
[0047]实施例1:
[0048]第一矩形反光板,第二矩形反光板和第三矩形反光板平行放置,第一反矩形光板和第三矩形反光板关于第二矩形反光板对称并安装在反光板支架上,第二矩形反光板的第一表面镀有对激光有一定透过率的膜,第二矩形反光板的第二表面镀有对激光的高增透膜,第一矩形反光板的第二表面镀有对激光的全反膜,第三矩形反光板的第一表面镀有对激光的全反膜,第二表面不做处理。
[0049]首先功率为I的激光入射到透过率为T第二矩形反光板上,透过率O < T < 50%,将有功率为I*T的激光透射,功率为I* (1-T)的激光反射;透射激光经过第一矩形反光板全反射后又入射到第二矩形反光板上,此时又发生透射和反射,透过功率为I* (1-T) *Τ,反射功率为I* (1-T)2;同时反射激光经过第三矩形反光板全反射后也入射到第二矩形反光板班上并发生透射和反射,透过功率为Ι*τ2,反射功率为I*T* (1-T)。这样,第一矩形反光板与第二矩形反光板之间经过第二矩形反光板透射的光将于第三矩形反光板与第二矩形反光板之间经过第二矩形反光板反射的光合束,功率为21* (1-T) *Τ ;第一矩形反光板与第二矩形反光板之间经过第二矩形反光板反射的光将于第三矩形反光板与第二矩形反光板之间经过第二矩形反光板透射的光合束,功率为Ι*(1-τ)2+1*τ2。激光在在三块相对放置反光板内不断的反射、分光与合束,第一矩形反光板与第二矩形反光板之间功率不断趋于0.51。同样在第二矩形反光板与第三矩形反光板之间随着反射透射次数功率也不断趋于0.51,最后稳定为0.51,功率不再发生变化。
[0050]如图1所示,焊接元器件沿第一方向进入第二矩形反光板与第三矩形反光之间,可以得到图2所示的功率不断上升趋于0.51的功率照射曲线,并且焊接元器件运动时首先是正面受到激光照射,然后是反面,接着又是正面,如此不断交错,因此可一次将电子元器件的正反面全部焊接上,提高焊接效率和质量。如图3所示,焊接元器件沿第一方向进入第一矩形反光板与第二矩形反光板之间,可以得到图4所示的功率不断下降趋于0.51的功率照射曲线。同样焊接元器件运动时首先是正面受到激光照射,然后是反面,如此不断交错,一次将焊接元器件焊接上。
[0051]实施例2
[0052]第一矩形反光板,第二矩形反光板和第三矩形反光板平行放置,第一反矩形光板和第三矩形反光板关于第二矩形反光板对称并安装在反光板支架上,第二矩形反光板的第一表面镀有对激光有一定透过率的膜,第二矩形反光板的第二表面镀有对激光的高增透膜,第一矩形反光板的第二表面镀有对激光的全反膜,第三矩形反光板的第一表面镀有对激光的全反膜,第二表面不做处理;
[0053]O < T < 50%,首先功率为I的激光入射到第二矩形反光板上,将有Ι*Τ的激光透射,I* (1-T)的激光反射;透射激光经过第一矩形反光板全反射后又入射到第二矩形反光板上,此时又发生透射和反射,透过功率为I* (1-T) *Τ,反射功率为I* (1-T)2;同时反射激光经过第三矩形反光板全反射后也入射到第二矩形反光板班上并
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