雷射焊接是一种无接触材料加工方式，一般脉冲雷射用於薄材料的精密焊接，连续雷射用於厚材料的焊接。依熔池形态区分，如图1所示，雷射焊接可分为热传导焊和深熔焊，前者的功率密度范围为10⁴～10⁶ W/cm²，后者一般在10⁷ W/cm²以上。

图1 热导焊与深熔焊形成熔池形态差异

雷射焊接相对於传统焊接技术而言，可以极大的提升焊接的效率和精度，能够简单的实现多种金属或异种金属焊接需求。雷射焊接可以采用振镜扫描方式及固定焊接头方式，奈秒脉冲焊接主要采用振镜扫描方式，速度快、灵活性高。雷射焊接在消费性电子产品、半导体、电池、感测器和医疗等许多行业中，均已广泛应用。

奈秒脉冲雷射焊接原理

焊接都要经过雷射吸收产热、熔化融合和冷却凝固三个过程，由於特定材料的比热和相变潜热是固定，雷射脉冲能量越大，能够熔化的材料体积也越大。依照脉冲能量大小，脉冲雷射焊接目前也有两种主要的光源选择，一种是采用YAG雷射或QCW雷射作为焊接光源，另一种采用奈秒脉冲雷射。对YAG或QCW雷射器，其单脉冲宽度在微秒甚至毫秒量级，单脉冲能量在焦耳甚至数十焦耳量级，焊点直径通常大於1mm，采用固定焊接镜头或振镜雷射点焊的方式工作。而奈秒MOPA脉冲雷射器，单脉冲能量只有1mJ到2mJ，能够熔化的材料体积有限，单一焊点只有数十微米，通常采用振镜扫螺旋线的方式组合众多焊点形成一个焊盘，焊盘直径通常小於1mm，焊接螺旋线轨迹及剖面熔池形态如图2所示。

图2

雷射焊接方式

依材料搭接方式划分，常见雷射焊接方式有拼焊、叠焊、角焊、搭边焊、桩节焊等，如图2所示。奈秒雷射薄板焊接多采用叠焊方式，其他如拼焊方式也适用。对於叠焊，熔池必须穿透上层材料延深到下层材料中，上层材料越厚对应的熔池深度越大，所需的雷射功率也越高。常见的薄片材料厚度在0.1mm到0.5mm之间，对应的需要选择60W到1000W的MOPA脉冲雷射。

图3 雷射焊接时不同的材料搭接方式

众所周知，雷射焊接拉拔力是判断焊接强度的重要指标，而雷射的光束品质M 2又是影响焊接拉拔力的一个很重要的技术参数，即光束品质越好，拉拔力越强。

雷射脉冲焊接典型应用

1. 铜片螺旋焊点

图4 雷射脉冲焊接紫铜片的（左）螺旋轨迹和（右）焊点分布

2. 异种金属焊接

图5 （左）铝板（中）不锈钢板与（右）铜板与不同金属焊接结果

3. 3C产品精密焊接

图6 不銹钢片焊接镍板

4. 电池极片雷射焊接

图7 铜材及铝材电池顶盖焊接