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VCSEL 激光热处理技术

VCSEL 激光器可对各种表面和材料实施热处理。这种激光器可对 烘干、焊接、密封、钎焊以及加热等工序提供有效支持。 

用于实施烘干、焊接、密封以及加热的 VCSEL 激光热处理技术

VCSEL 激光器在诸多工业流程中可作为表面加热工具来使用。作为能量高度密集的红外线热源,这种精确定向的二极管激光热处理装置具有可选的波长射线,该装置不仅可扩展,而且还具有高效节能的特点。VCSEL 激光器阵列可对烘干、焊接、密封、 钎焊以及加热工序提供有效支持。即便是在增材制造领域(制造合成材料、合金、钢质零部件),该技术也有诸多优势。这种窄带宽射线也适用于表面的塑料焊接或激光熔融。原则上,这种技术适用于所有对表面和温度控制精准性要求极其严苛的工业流程。此外,VCSEL 加热系统还支持在热处理过程中通过红外摄像机 或高温计进行测温。激光热处理模块尤为适合精度要求严苛且灵活的大面积加热应用场景。相较于传统的加热方法,这种新型加热工艺将凭借更高的灵活性、精度和成本节约性惠及我们的用户。

VCSEL 激光器进行热处理的功能原理是什么?

数千个微型激光器(VCSEL)被安装在了单块芯片上。每个发射器上均装有 56 块这样的芯片,而 一个模块则由若干个发射器构成。矩形辐射区可包含数百万个微型激光器并且可输出数千瓦的红外激光功率。VCSEL 通过大面积的定向矩形光束横截面可生成辐射强度为 100 W/cm² 的近红外光束。通过这种技术,用户无需另行购置 昂贵的激光加工头或振镜头系统就可实现精准的局部热处理。

局部热处理会给生产流程带来哪些优势?

二极管激光器(VCSEL)用于工业热处理的优势

相较于传统技术,例如使用回流炉和加热棒进行加热、使用热烫压技术或具有变焦加工头的激光器进行加热,VCSEL 激光工艺具有更多优势。

精准调控热处理范围

波长可选与局部发射区域可实现精确的强度和面积配置以及出色的工艺成果。

性能可扩展的激光加热模块

根据您的需求调整模块大小:更改已安装发射器的数量或调整外壳。

高速热处理工艺

VCSEL 加热系统 凭借 100 W/cm² 的辐射强度明显强于红外线或卤素灯的加热性能。

激光热处理定制化解决方案

通过选择 VCSEL 发射器的数量或添加透镜功能,即可按个性化生产需求调整热密度和激光辐射。

全球支持

通快可为全球客户提供使用支持。

VCSEL 激光热处理工艺有哪些用途?

VCSEL 激光器阵列加热技术可惠及诸多生产和工业流程。它可对合成材料、合金、钢质零部件生产线中的焊接、钎焊、密封以及软化工序提供有效支持。

焊接

VCSEL 加热系统可接合或连接材料以及焊接合成材料,并可加工用于自动铺带的复合材料层。它带来的结果就是为材料赋予出色的强度并减少变形。

密封

VCSEL 加热系统所产生的热量可在不同表面之间形成紧密连接。 

烘干

对湿润涂层材料进行激光热处理可有效加快干燥过程。

加热

例如使用 VCSEL 激光器进行热处理可软化材料或提高 生产流量。

钎焊

VCSEL 系统可对待钎焊区域进行局部加热并限制钎焊时间。从而提高钎焊品质和 生产流量。

增材制造

 VCSEL 热处理技术可 降低金属零部件 3D 打印过程中的热应力。VCSEL 系统还可熔融合成材料,从而生产出 3D 打印零部件。

焊接

VCSEL 加热系统有多种用途。其中有 焊接合成材料零件、粘接家具板材边缘或 加热 复合材料生产所需的胶带。

激光透射焊接

合成材料可采用激光透射技术来进行焊接。在激光透射焊接过程中,激光束会将两个热塑性合成材料连接起来。激光束会穿透零件的透明表面层并加热其下方可吸收辐射的零件。吸收性塑料基材会熔化并熔合透明接合区域。VCSEL 加热系统可在一次透射中对工件的应用区域同时进行焊接和加热。

自动纤维铺放与自动铺带

VCSEL 系统可为 自动纤维铺放与自动铺带提供量身定制的高效激光器解决方案。得益于 VCSEL 激光热处理技术 ,复合材料的生产更具可扩展性和灵活性。

边缘激光焊接(塑料焊接)

VCSEL 阵列适用于家具板材的工业化生产。它可实现无缝式边缘熔接和表面熔接,以达到 优良的产品效果。VCSEL 热处理热源结构紧凑、运行可靠,它可输出有针对性且精准可控的红外线激光功率,在高流量生产应用场景中表现出色。

密封

VCSEL 工艺 可实现 精度极高的高速密封。这种密封技术可显著提升电池生产效率。

密封袋式电池片

VCSEL 系统可将袋式电池的密封提速三倍。为此,该系统会在靠近焊接区域的袋式电池铝箔内部进行加热,以便焊接。该热处理技术还可实现精度极高的密封。这样就可以防止铝箔起皱,从而延长电池的使用寿命。该工艺还提升了袋式电池的品质和均匀性。

烘干

VCSEL 加热系统作为多面手 适用于各种规模的应用场景,例如 烘干电池铝箔。

烘干电池铝箔

电池铝箔经过涂层处理后会被烘干,以便将铝箔之中可能存在的溶剂去除。工业用 VCSEL 系统是大面积热处理工艺 (如薄膜烘干)的理想之选。尤其是 VCSEL 激光器阵列热处理技术在可扩展性和辐射强度方面均极具灵活性。通过对波长可选的红外线辐射进行精准的局部控制即可对大面积的表面进行加热。

加热

VCSEL 加热系统可对特定材料(例如钢和硅晶圆)的待加热区域进行精准处理。

软化

在汽车工业,若要对车身钢质零件的进行局部软化,就必须对某些区域实施针对性的热处理。例如汽车 B 柱。VCSEL 解决方案为高强度钢质零件的选择性软化提供了一种快捷途径。

硅晶圆加热

VCSEL 阵列可对硅晶圆实施均匀加热。得益于极均匀且迅速的加热效果,VCSEL 阵列在晶圆生产领域中是用于实施快速热处理(RPT)的理想之选。该技术可精准调控各个加热区。激光加热的升温速度高达每秒几百摄氏度。VCSEL 通过温度曲线可实现局部控温,进而有助于晶圆品质提升。

激光动力共烧过程

VCSEL 激光器阵列可打造更加高效的太阳能电池生产。在太阳能电池表面烧上银颗粒触点的过程即为“烧结”。将 VCSEL 系统应用于该生产流程可为您带来一连串的优势。在使用激光束进行快速烧结的过程中,只有太阳能电池会被加热,而其余的烘箱区域则大部分保持低温状态。激光束作为热源同时提高了能效和成本效益。锦上添花的是,烘箱的占地空间更小而使用寿命更长。二极管激光器加热系统的这些特性无疑会显著降低生产成本。

太阳能电池超快速再生

VCSEL 阵列可提高太阳能电池的效率。在超快速再生过程中,高性能 VCSEL 激光模块 会照射单晶硅太阳能电池,且只需数秒就可永久防止 活性硼氧形成。其成果就是太阳能电池的效率得到显著提升。这一过程在强度和目标方面既高效又定位精准。 太阳能电池超快速再生技术 为高性能太阳能电池赋予了明显的效率优势。

光浸润

在超快速 光浸润过程中,生产过程中产生的能量障碍会被 VCSEL 加热系统发出的密集辐射和高温打破。该过程降低了太阳能电池的内阻,使其可更加高效的工作。所以说 VCSEL 系统可提高太阳能电池的效率。

钎焊

对于线路板上的小触点钎焊,VCSEL 激光器具有极高效率,且可按用户需求提供比传统技术更高的输出功率。

激光辅助焊接(LAS)

LAS 技术借助 VCSEL 激光红外线热处理可直接将锡球焊在线路板上,尤其适用于焊球和间距较小的应用场景。对于 LAS 技术,VCSEL 激光器可确保高精度的局部加热和高质量的钎焊点。激光热处理技术的另一项优势则是可提高线路板的使用寿命。

激光辅助键合(LAB)

LAB 工艺使用线路板上的倒装芯片和锡球作为连接方式。VCSEL 系统从上方加热芯片,而通过硅片传输的激光能量则会熔融芯片和线路板之间的锡球。通过这种方式,装有多个芯片的整块线路板就会有更大的区域被加热 – 较其他解决方案输出功率更高。

增材制造

在金属与合成材料 3D 打印领域,VCSEL 阵列也具有特色优势。

金属 3D 打印的预热工艺
通过激光选区熔化生成部件

在 3D 打印大体积金属零件的过程中,热梯度通常会对零件烧结产生不利影响。来自 VCSEL 的激光热量可从上方将应力降至最低。因为激光热量显著降低了打印零件上的热应力和热变形。这样就可改善被打印零部件的机械性能。

合成材料 3D 打印

选择性激光烧结(SLS)的光源可使用数千个带有聚光光学元件的可单独寻址 VCSEL 激光器 。与仅使用一到两个扫描激光器的传统 SLS 打印机相比,VCSEL 3D 打印技术无疑具有巨大优势。得益于专用的 VCSEL 加热系统 ,此打印技术不仅分辨率(250 dpi)高,其生产速度也是望尘莫及。其 速度大约比最优良的传统合成材料 3D 打印机还要快  10 倍。

VCSEL 加热系统正在进行热处理

诚邀您详细了解 VCSEL 加热系统激光热处理的多种用途和工艺。

通过选配局部热处理即可直接辐射选定区域。TruHeat VCSEL 系统的发射区域可精确地单独控制。

VCSEL 阵列的强度曲线可做单独调整,以便精准控制发射区域和性能工艺参数。

通快 VCSEL 加热系统是如何生产并投入使用的?

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