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Com o uso de cobre em várias indústrias, os requisitos funcionais de vários produtos estão aumentando, e a soldagem a laser tornou-se um bom método de conexão. No entanto, a soldagem de cobre usando um laser torna-se difícil devido à refletividade e alta condutividade térmica do material de cobre. A combinação de baixo ponto de fusão e alta condutividade térmica torna a obtenção de boa qualidade de solda um desafio devido à alta utilização de energia. O estudo mostrou isso devido à variação na taxa de absorção de diferentes materiais em diferentes comprimentos de onda, bem como às grandes diferenças na absorção plasmônica entre diferentes comprimentos de onda de laser. Quando dois lasers diferentes são usados para soldagem, sob os mesmos parâmetros de processo, seções transversais de soldagem de diferentes geometrias podem ser obtidas.
Os lasers azuis emitem feixes com comprimentos de onda entre 400nm e 480nm, enquantoLasers de infravermelho próximo (NIR)Opere em comprimentos de onda em torno de 1000nm. Os materiais de cobre absorvem comprimentos de onda de laser mais curtos a uma taxa maior do que comprimentos de onda de laser mais longos, como1064nm... A taxa de absorção do laser azul na superfície de cobre é de cerca de 65%, enquanto a taxa de absorção do laser infravermelho próximo é de cerca de 5%. No nível de potência do processamento de material a laser, os lasers azuis consistem em pilhas de semicondutores, cujos feixes são transmitidos por fibras ópticas com diâmetros de várias centenas de micrômetros. Os lasers de infravermelho próximo obtidos de osciladores de fibra têm um produto de parâmetro de feixe mais baixo (BPP) e uma cintura de feixe menor em comparação com os lasers azuis.
Em comparação com os lasers azuis, os lasers 1064nmnear-infravermelho alcançarão níveis mais altos de potência de saída, e sua alta intensidade é essencial para o processamento de materiais metálicos, como cobre, com alta refletividade de luz. Apesar da alta taxa de absorção de lasers azuis, maior potência do laser é necessária para soldar placas de cobre grossas. Além disso, para lasers azuis, as saídas de muitas fontes de energia mais baixas podem precisar ser combinadas para atingir a potência total necessária para um processo específico. Essas desvantagens tornam os lasers azuis mais caros para processar em comparação com os lasers de infravermelho próximo. Portanto, o processamento de cobre exige muito dos lasers NIR, e as tecnologias precisam ser desenvolvidas para superar os desafios associados aos lasers NIR.
Os pesquisadores usaram um laser verde com comprimento de onda de 532nm e um laser com comprimento de onda de 1064nm para micro-soldagem de cobre. O laser de 1064nm é dobrado em frequência usando um cristal de óptica não linear (NLO) e separador harmônico para gerar luz laser verde. Os resultados mostram que quando o laser Nd:YAG de 1064 nm é usado para micro-soldagem de cobre, orifícios aparecem e a taxa de absorção do laser de comprimento de onda infravermelho próximo aumenta rapidamente, resultando em penetração profunda. As condições de soldagem de transição são necessárias entre a soldagem de furos pequenos e a soldagem por condução de calor. Sob condições de transição, o processo pode ser estabilizado, resultando em boa qualidade de superfície e uma grande profundidade de penetração sem porosidade. Ao mesmo tempo, os lasers de infravermelho próximo podem atingir alta potência média a um custo acessível. A combinação de lasers de infravermelho próximo com lasers verdes permite a viabilidade econômica dos processos de soldagem a laser de cobre. Se os dois comprimentos de onda forem combinados e um laser verde for usado para iniciar a formação de pinhole, a eficiência do processo pode ser melhorada e soldas de alta qualidade podem ser alcançadas.
