[发明专利]一种消除激光叠阵单元光束不均的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术，特别是一种从焊接技术出发消除激光叠阵单元光束不均以利于提高激光叠阵光束质量的自动化高精准焊接方法，属于激光技术应用领域。

背景技术

半导体激光器以其高效率、长寿命、高稳定性、高光束质量及结构紧凑等优点，引起人们广泛的关注，成为当今国际激光领域的研究热点之一。在半导体激光器的研究中，为了获得较高的出光功率，将激光巴条组装成激光叠阵，这是实现大功率或超大功率输出的一种重要方式。当需要半导体激光器产生较高功率时，单个巴条的功率受限，无法达到应用需求，所以需要将多个激光巴条组装成叠阵以获得更高的功率输出。

但是,在将半导体激光巴条组装成叠阵系统的过程中，对叠阵各单元出光方向、光束形状有着高的要求，一个合格的叠阵应保证各单元出光光束位置均匀，形状均匀，不会出现光束错位或者光斑严重变形等现象，否则将会大大影响叠阵总体出光质量和其应用。

目前对于半导体激光叠阵的焊接，主要依靠人力手工集成，利用特制夹具制作，整体一次回流成型。但其方法不能避免手工制作所带来的单元相对位置不精确，单元受力控制不均匀等因素，制造的激光叠阵出光效率低，光束质量差，成品率低，单元出光一致性差，局限了激光巴条叠阵结构及封装方法的自动化，精准化，并制约了激光叠阵的光电性能和寿命特征。

发明内容

本发明要解决的技术问题是消除激光叠阵单元光束不均匀的问题，实现自动化高精度焊接。

为实现上述的发明目的，本发明提供了一种消除激光叠阵单元光束不均的焊接方法，该方法首先通过焊接仪器设定焊接温度曲线，焊接压力以及焊接对准位置等参数，然后对焊接子层和焊接母层的对准位置进行焊接，焊接形成新的焊接母层，循环操作，层层重叠。

所述的焊料材料为铟等软焊料和金锡等硬焊料，焊料状态为镀层、膏状或片状等。

所述的焊接子层为单独的热沉体或单独的芯片体或者为不同数量搭配所组成的热沉-芯片组合体。

所述的焊接母层为已完成焊接的激光叠阵部分。

所述的热沉为无氧铜热沉或钨铜热沉等金属热沉，所述的芯片为半导体激光芯片。

本发明通过分层次焊接半导体激光叠阵单元，以此消除半导体激光叠阵在手工排放中的单元相对位置不精确，单元受力控制不均匀等问题，最终实现激光叠阵的自动化高精度层层对接，达到激光叠阵单元均匀、光斑整齐、出光平直、成品率高的要求。层与层之间完成精准焊接，实现激光叠阵自动化高精度焊接，解决激光叠阵单元位置不齐、出光不均匀的问题。

附图说明

图1为根据本发明的实施例，焊接方法流程图；

图2为根据本发明的实施例，焊接方案一示意图；

图3为根据本发明的实施例，焊接方案二示意图；

图4为根据本发明的实施例，焊接子层组合示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图2、3所示，本发明提出的一种消除激光叠阵单元光束不均的焊接方法，实现该焊接方法的焊接系统包括焊接仪器、激光叠阵单元，焊接仪器对准激光叠阵单元；激光叠阵单元包括焊料1、焊接子层2、焊接母层3。

首先通过焊接仪器设定焊接温度曲线、焊接压力以及对准位置等参数，并在整个循环焊接过程中保持各参数一致，以确保激光叠阵单元所受温度、压力及位置控制的相同。

在焊接子层2和焊接母层3之间使用焊料1作为焊接连接材料，焊料1材料为铟等软焊料或金锡等硬焊料，状态为涂抹均匀的焊膏，压制成型的焊片或者电镀焊接层等，焊接仪器设定温度与压力等参数后，对准焊接子层2与焊接母层3，通过焊料1进行焊接子层2与焊接母层3的对齐焊接。

焊接子层2为金属热沉4单体或半导体激光芯片5单体，或者为两者组成的“金属热沉4-半导体激光芯片5”组合焊接单元，如图4所示。焊接母层3为已经焊接好的叠阵部分。

完成一个阶段层层焊接后焊接子层2和焊接母层3组成下一阶段焊接的焊接母层3。循环以上过程，完成整个自动化高精度焊接，形成图2、3所示的激光叠阵。

实施例二

实施例1中所述焊接子层2的“金属热沉4-半导体激光芯片5”组合焊接单元，金属热沉4与半导体激光芯片5组合而成的一个金属热沉4和一个半导体激光芯片5的“A-B”结构，或者为两个金属热沉4和一个半导体激光芯片5的三明治夹层结构等，如图4所示。