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博碩士論文 etd-0625101-115727 詳細資訊
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論文名稱
Title
雷射銲接技術構裝雷射模組之銲後位移研究
The Study of Post-Weld-Shift in Laser Welding Technique for Laser Module Packaging
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
81
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-06-21
繳交日期
Date of Submission
2001-06-25
關鍵字
Keywords
雷射銲接、銲後位移、有限元素法
Laser Welding, Post-Weld-Shift(PWS), Finite-Element-Method(FEM)
統計
Statistics
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中文摘要
中文摘要
本論文探討利用雷射銲接技術構裝圓柱型雷射模組之銲後位移(Post-Weld-Shift;PWS)研究。雷射銲接技術的優點是構裝過程快速且可自動化,故利用雷射銲接技術可降低構裝成本及增加產品的可靠度。但利用雷射銲接技術構裝雷射模組的製程中有潛在銲後位移的問題,使模組耦光功率下降而降低構裝後的良率,因此銲後位移控制之研究對提高雷射模組之良率相當重要。
雷射銲點的分析係利用金相分析的方法來量測金屬平板(SS304L)上銲點的銲後位移,及有限元素法(FEM)來輔助銲後位移理論分析,使實驗與理論之間得到相互的驗證。分析結果顯示雷射以45度在金屬平板上打入三個銲點,其量測範圍和實際模組尺寸一樣時,銲後位移在x-y平面的影響遠小於0.1μm,幾乎可忽略。
將在x-y平面可忽略的銲後位移量測結果應用於圓柱型雷射模組的構裝,探討影響圓柱型雷射模組耦光功率與Z軸移位及上件角度的變化。利用手指移動雷射模組的方式,得知雷射模組最大耦光功率的方向,即銲後位移的方向。並在銲後位移的相反方向進行銲接銲點修正,一般稱為雷射補銲(Laser Hammer)技術,雷射補銲結果發現Z軸位移可由1~9(μm),換算角度變化為0.38×10-2 ~3.4×10-2 (度)之間,在此角度變化範圍內雷射模組的耦光功率可提升4~20(%)。
Abstract
Abstract
In this thesis, we have studied the post-weld-shift (PWS) in laser welding technique for laser module packaging. The joining method for packaging of laser module by laser welding technique can offer a number of significant advantages. It provides strong joint strength, therefore, the packaging has good long-term stability. It also provides high-speed and high-volume production, and hence the packaging is potential low cost. However, the laser welding process has caused PWS of laser module, would decay the coupling efficiency of laser module.
We investigate the weld-spot by using metallographic method. The PWS in stainless steel (SS304L) plate is studied experimentally and numerically. The metallographic results are in good agreement with the Finite-Element-Method (FEM) results that the PWS in x-y plane can be neglected.
Based on the experimentally and numerically results of PWS in SS304L, we investigate the yield improvement of laser module packaging. The laser hammer technique was used to improve the coupling efficiency of laser module. The results show displacement of the z-axis is from 1 to 9 (μm) that equals to the angle changes of upper parts of laser module from 0.38×10-2 to 3.4×10-2 (degree). Therefore, the coupling efficiency of laser module can be improved from 4 to 20 (%).
目次 Table of Contents
內容目錄
頁次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
致謝 Ⅲ
內容目錄 Ⅳ
圖表目錄 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究目的 2
1-3論文架構 3
第二章 雷射銲接系統與銲點的金相分析 4
2-1雷射銲接系統 4
2-2銲點的金相分析 10
2-3金相分析步驟 11
2-4金相分析結果 12
2-4-1雷射能量和銲點深度、寬度之間的關係 13
2-4-2不同材料下,雷射能量和銲點深度、寬度之間的關係 17
2-4-3不同角度下,銲點深度、寬度之間的關係 19
2-5不同雷射脈衝形狀下,銲點深度、寬度之間的關係 21
第三章 雷射銲點在平板上的銲後位移分析 28
3-1單點銲點銲後位移的分析 28
3-2雙點銲點銲後位移的分析 35
3-3三點銲點銲後位移的分析 38
3-4不同雷射能量的銲後位移比較 43
3-5不同材料的銲後位移比較 44
3-6三點銲點同時以45度入射金屬平板之銲後位移量測 45
第四章 圓柱型雷射模組的設計與構裝 48
4-1圓柱型雷射模組設計 48
4-1-1零件的設計 48
一.雷射二極體的選擇
二.銲接材料的選擇
三.機械精度的要求
四.陶瓷管、上件與下件的設計
4-1-2零件的組合 54
一.主要零件介紹
二.上件和陶瓷管的組合
三.下件和雷射二極體的組合
4-2圓柱型雷射模組構裝 58
4-2-1利用雷射銲接技術構裝圓柱型雷射模組 58
一.雷射光束的調整與對準
二.雷射銲接步驟
三.結果與討論
第五章 圓柱型雷射模組銲後位移之分析 62
5-1造成銲後位移的原因及抑制的方法 62
5-1-1造成銲後位移的原因 62
5-1-2抑制銲後位移的方法 65
一.上件切角
二.上下件噴砂
三.其它方法
5-2雷射補銲的技術 69
5-3銲後位移的量測與結果 73
第六章 結論及未來工作 78
6-1結論 78
6-2未來工作 79
參考資料 80
參考文獻 References
參考資料
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