本發(fā)明涉及微機械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置及方法。

背景技術(shù)：

高功率半導(dǎo)體激光器在工業(yè)、醫(yī)療、軍事及顯示領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，而隨著其應(yīng)用范圍的逐漸擴展，對半導(dǎo)體激光器的輸出光功率的要求也越來越高，這也相應(yīng)的帶來高的耗散功率。如果不及時消除因耗散功率所轉(zhuǎn)化的熱量，勢必引起勢必造成結(jié)溫升高，從而使激光器的閾值電流升高，效率降低，激光波長發(fā)生嚴(yán)重溫漂，更致命的是使激光器的壽命下降。目前應(yīng)用于高功率半導(dǎo)體激光器散熱的主要是液體冷卻的微通道熱沉。

液體冷卻的微通道熱沉通常是由五層形態(tài)各異的薄片組成，如圖1所示。五層薄片通常可以由線切割、電化學(xué)刻蝕等方法獲得，然后焊接成一個內(nèi)部具有微通道的熱沉。然而五層薄片的焊接質(zhì)量很難保證，故對制備具有良好焊接質(zhì)量的微通道熱沉的焊接技術(shù)提出了需求。

焊接熱沉薄片的方法主要包括擴散焊和真空釬焊等。

擴散焊的原理如圖2所示，在一定的溫度和壓力作用下，使母材與合材相互靠近，局部發(fā)生塑性變形，原子間產(chǎn)生相互擴散，在界面處形成新的擴散層，從而實現(xiàn)可靠連接的過程。

真空釬焊過程基本原理如圖3所示，在真空爐中，采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔融溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。

擴散焊熱循環(huán)時間長，生產(chǎn)率低。因為其本身是靠原子之間的擴散形成金屬鍵，從而實現(xiàn)連接的，周期比較長，而且不一定均勻穩(wěn)定。

真空釬焊對焊接表面制備和裝配要求較高，對結(jié)合表面要求特別嚴(yán)格。一次性投入比較大，維修費用很高。釬焊前預(yù)抽真空以及在冷卻時需花費大量時間，在真空中的熱量傳遞比較困難，因此生產(chǎn)周期長。

因此，無論是擴散焊還是真空釬焊，都不能滿足生產(chǎn)要求，而且焊接可能不均勻，造成虛焊、假焊等問題。再者，這些焊接方式加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高。

綜上所述，現(xiàn)有的焊接方式焊接不均勻，加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高，導(dǎo)致不能滿足生產(chǎn)要求是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置及方法，用于解決現(xiàn)有的焊接方式焊接不均勻，加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高，導(dǎo)致不能滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置，包括：熱沉疊片、上電極塊、下電極塊、電源、檢測模塊；

所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間；

所述電源連接所述上電極塊與所述下電極塊，用于通過所述上電極塊與所述下電極塊加載電流至所述熱沉疊片；

所述檢測模塊與所述熱沉疊片對齊，用于檢測所述熱沉疊片的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述熱沉疊片具體為五層熱沉疊片。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還包括移動模組、伺服電機；

所述上電極塊固定于所述移動模組，

所述伺服電機連接所述移動模組，用于通過控制所述移動模組移動將所述上電極塊壓緊于所述熱沉疊片，使得所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還包括定位銷；

所述定位銷穿過所述熱沉疊片與所述下電極塊固定連接，用于將所述熱沉疊片固定于所述下電極塊。

優(yōu)選地，所述上電極塊還包括凸臺；

所述凸臺設(shè)置于所述上電極塊的正方形凸起，用于頂住所述熱沉疊片。

優(yōu)選地，所述上電極塊還包括定位孔；

所述定位孔與所述定位銷固定連接，用于固定所述定位銷。

本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接方法，包括：

將熱沉疊片壓緊至電極之間；

加載電流至所述電極，使得所述電流通過所述熱沉疊片；

檢測所述熱沉疊片是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)，若是，則結(jié)束所述電流的加載，持續(xù)夾緊熱沉疊片預(yù)設(shè)時間后，釋放電極，取出熱沉疊片。

優(yōu)選地，所述電極包括上電極塊和下電極塊，所述將熱沉疊片壓緊至兩電極之間包括：

通過定位銷將熱沉疊片固定于所述下電極塊；

通過伺服電機控制所述上電極塊將所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間。

優(yōu)選地，所述加載電流之前或所述加載電流之后，通過伺服電機根據(jù)預(yù)設(shè)的電極的預(yù)壓壓力控制所述上電極塊將所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間。

優(yōu)選地，所述加載電流之前或所述加載電流之后，通過連接所述電極的電源根據(jù)預(yù)設(shè)的電流大小和預(yù)設(shè)的通電時間控制所述加載電流的電流大小和通電時間。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例通過將熱沉疊片夾緊于上電極塊與下電極塊之間，使電源、上電極塊、下電極塊和夾緊的熱沉疊片形成回路，加載電流于回路中，由于熱沉疊片之間的接觸面上有較大的接觸電阻，根據(jù)焦耳定律q＝i²rt產(chǎn)生焦耳熱來進行加熱，通過檢測模塊檢測熱沉疊片的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)，若是，則停止加載電流，繼續(xù)在上電極塊和下電極塊之間施加壓力，持續(xù)一段時間后即可取出熱沉疊片，最終熱沉疊片之間形成了金屬結(jié)合，達到了焊接的目的。并且，通電之后產(chǎn)生電阻熱很快，從而提高了生產(chǎn)效率。此外，本發(fā)明實施例通過上電極塊、下電極塊、凸臺和定位銷將熱沉疊片固定，使得熱沉疊片保持很平整的狀態(tài)，使其受熱均勻，進而使得焊接均勻。因此，本發(fā)明實施例解決了現(xiàn)有的焊接方式焊接不均勻，加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高，導(dǎo)致不能滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例用于說明熱沉疊片的示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例用于說明擴散焊的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例用于說明真空釬焊的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的一個實施例的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例的示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例中上電極塊的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例中下電極塊的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接方法的一個實施例的示意圖；

其中，附圖標(biāo)記如下：

1、熱沉疊片；2、下電極塊；3、上電極塊；4、移動模組；5、定位銷；6、凸臺；7、定位孔。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置及方法，用于解決現(xiàn)有的焊接方式焊接不均勻，加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高，導(dǎo)致不能滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖4，本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的一個實施例，包括：熱沉疊片1、上電極塊3、下電極塊2、電源、檢測模塊；

熱沉疊片1夾緊于上電極塊3與下電極塊2之間；

電源連接上電極塊3與下電極塊2，用于通過上電極塊3與下電極塊2加載電流至熱沉疊片1；

檢測模塊與熱沉疊片1對齊，用于檢測熱沉疊片1的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)。

本發(fā)明實施例通過將熱沉疊片1夾緊于上電極塊3與下電極塊2之間，使電源、上電極塊3、下電極塊2和夾緊的熱沉疊片1形成回路，加載電流于回路中，由于熱沉疊片1之間的接觸面上有較大的接觸電阻，根據(jù)焦耳定律q＝i²rt產(chǎn)生焦耳熱來進行加熱，通過檢測模塊檢測熱沉疊片1的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)，若是，則停止加載電流，繼續(xù)在上電極塊和下電極塊之間施加壓力，持續(xù)一段時間后即可取出熱沉疊片1，最終熱沉疊片1之間形成了金屬結(jié)合，達到了焊接的目的。并且，通電之后產(chǎn)生電阻熱很快，從而提高了生產(chǎn)效率。此外，本發(fā)明實施例通過上電極塊3、下電極塊2、凸臺6和定位銷5將熱沉疊片1固定，使得熱沉疊片1保持很平整的狀態(tài)，使其受熱均勻，進而使得焊接均勻。因此，本發(fā)明實施例解決了現(xiàn)有的焊接方式焊接不均勻，加熱時間長，生產(chǎn)效率低，成本高，導(dǎo)致不能滿足生產(chǎn)要求的技術(shù)問題。

以上是對本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的一個實施例進行詳細的描述，以下將對本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例進行詳細的描述。

請參閱圖5，本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例，包括：熱沉疊片1、上電極塊3、下電極塊2、電源、檢測模塊；

熱沉疊片1夾緊于上電極塊3與下電極塊2之間；

電源連接上電極塊3與下電極塊2，用于通過上電極塊3與下電極塊2加載電流至熱沉疊片1；

檢測模塊與熱沉疊片1對齊，用于檢測熱沉疊片1的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)。

熱沉疊片1具體為五層熱沉疊片1。

本發(fā)明實施例還包括移動模組4、伺服電機；

上電極塊3固定于移動模組4，

伺服電機連接移動模組4，用于通過控制移動模組4移動將上電極塊3壓緊于熱沉疊片1，使得熱沉疊片1夾緊于上電極塊3與下電極塊2之間。

本發(fā)明實施例還包括定位銷5；

定位銷5穿過熱沉疊片1與下電極塊2固定連接，用于將熱沉疊片1固定于下電極塊2。

請參閱圖7，需要說明的是，圖7為俯視圖，其中定位銷5垂直于下電極塊2，圖中是三個定位銷5的例子，也可以是一個、兩個或者多個定位銷5來固定熱沉疊片1。

請參閱圖6，上電極塊3還包括凸臺6；

凸臺6設(shè)置于上電極塊3的正方形凸起，用于頂住熱沉疊片1。

需要說明的是，上電極塊3具有凸臺6的一面用于頂住熱沉疊片1。

上電極塊3還包括定位孔7；

定位孔7與定位銷5固定連接，用于固定定位銷5。

需要說明的是，定位孔7具體可以是三個對定位銷5匹配的孔，當(dāng)定位銷5穿過熱沉疊片1與下電極塊2固定連接時，也可以與定位孔7匹配連接，插進對應(yīng)的定位孔7中，使得熱沉疊片1牢牢固定，且此時凸臺6與下電極塊2夾緊熱沉疊片1，使得熱沉疊片1非常平整，受熱均勻且焊接均勻。

本發(fā)明實施例針對熱沉疊片1焊接過程中焊接可能不均勻，造成虛焊、假焊等問題，設(shè)計專門的電極塊，使其不論受壓還是產(chǎn)生電阻熱都更均勻；本發(fā)明實施例利用電阻焊產(chǎn)生的電阻熱進行焊接，加熱時間短，熱量比較集中，生產(chǎn)效率比較高，而且電阻焊沒有填充材料以及保護氣體，成本較低。

在本發(fā)明中主要是利用電阻焊是將被焊工件壓緊與兩電極之間，并通以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔融或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合，達到焊接的目的。通過調(diào)節(jié)電極預(yù)壓壓力、通電電流、通電時間等參數(shù)可以達到控制疊片焊接狀態(tài)的目的。

本發(fā)明實施例首先把疊片依次通過定位銷5固定在下電極塊2上。通過伺服電機控制移動模組4帶動與疊片尺寸相配套的上電極塊3運動，給疊片一定的預(yù)壓壓力緊固一下，凸臺6頂住疊片，使其完全固定在下電極塊2上，定位更加精確。然后通過電源通電，電源，電極塊、疊片之間形成回路。電極塊與疊片、疊片與疊片之間的接觸面之間有很大的接觸電阻，利用電流流經(jīng)工件接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加工到熔融或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合，達到焊接的目的。通過調(diào)節(jié)電極預(yù)壓壓力、通電電流、通電時間等參數(shù)可以達到控制疊片焊接狀態(tài)的目的。通電之后產(chǎn)生電阻熱很快，從而提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明實施例利用電阻焊熱量集中產(chǎn)熱快的特點來焊接疊片；通過電源及伺服電機可以精確的控制預(yù)壓壓力、通電電流、通電時間等參數(shù)，可以控制能量的大小來控制焊接的狀態(tài)；本發(fā)明實施例中與疊片配套的電極可以使疊片保持很平整的狀態(tài)，使其受熱均勻，提高焊接質(zhì)量。

本發(fā)明實施例利用電阻焊作為加工能量源，產(chǎn)熱快速集中，大大地提高疊片的焊接效率；針對疊片尺寸設(shè)計的電極夾具，可以實現(xiàn)精確定位，同時提高表面的平整度，受熱均勻，提高焊接質(zhì)量；能夠通過伺服電機、電源等，控制各個電參數(shù)及壓力，保證更好的焊接質(zhì)量。

以上是對本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的一個實施例進行詳細的描述，以下將對本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接裝置的另一個實施例進行詳細的描述。

請參閱圖8，本發(fā)明實施例提供的一種半導(dǎo)體激光器微通道熱沉疊片的焊接方法的一個實施例，包括：

101：將熱沉疊片壓緊至電極之間；

102：加載電流至所述電極，使得所述電流通過所述熱沉疊片；

103：檢測所述熱沉疊片的接觸面之間是否為熔融狀態(tài)或者塑性狀態(tài)，若是，則結(jié)束所述電流的加載，持續(xù)夾緊熱沉疊片預(yù)設(shè)時間后，釋放電極，取出熱沉疊片。

電極包括上電極塊和下電極塊，

上述將熱沉疊片壓緊至兩電極之間具體包括：

通過定位銷將熱沉疊片固定于所述下電極塊；

通過伺服電機控制所述上電極塊將所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間。

加載電流之前或加載電流之后，通過伺服電機根據(jù)預(yù)設(shè)的電極的預(yù)壓壓力控制所述上電極塊將所述熱沉疊片夾緊于所述上電極塊與所述下電極塊之間。

需要說明的是，電極的預(yù)壓壓力是指電極與熱沉疊片之間的壓力。

持續(xù)夾緊熱沉疊片預(yù)設(shè)時間后是指結(jié)束電流加載之后，要繼續(xù)通過伺服電機在電極之間施加壓力一段時間，然后才可以釋放電極，取出樣件。

加載電流之前或加載電流之后，通過連接所述電極的電源根據(jù)預(yù)設(shè)的電流大小和預(yù)設(shè)的通電時間控制所述加載電流的電流大小和通電時間。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。