消费电子和汽车行业是工业加工和产品制造中越来越多地使用铜的重要推动力。随着电池新技术的发展以及电池容量变得更高，对相应连接技术的需求也逐渐增加。虽然软焊仍是用于消费电子产品中低功率应用的主要技术，但在高传输电流，或是在接头高荷载和动态荷载应力的情况下，则必须应用焊接技术。电动汽车产业尤其推动了这一趋势，汽车行业及其供应商正在为电力存储和线路传输应用等大批量生产作业寻找坚固而高效的工艺。

　　过去，由于材料的物理性能，激光技术在焊接铜和铜合金时会受到限制。如今，高功率和高亮度的光纤激光器的出现一一克服了这些限制，通过新型和合适的加工技术，可以在高效的焊接工艺中打造出稳定、无缺陷的接头。

▲ 近红外激光器焊接铜的挑战
　　激光焊接铜的挑战与材料的两个主要物理性质有关：对大多数高功率工业激光的低吸收率以及工艺过程中的高导热性。铜的吸收率随着波长的减小而增加，这意味着可见波段的激光器(例如，波长为532nm的绿光激光器)用于铜焊接将产生显著的优势，但是对大多数焊接应用所需的功率范围这些激光器尚不可用或尚未得到工业验证。

图1：通过高速的光束摆动工艺实现无缺陷的铜焊接

　　红外激光器在处理固体材料时会产生吸收性问题。如果材料通过深熔焊发生了熔化甚至蒸发，其吸收率则会显著增加。固体铜的吸收率小于4%，而铜蒸汽(匙孔深熔焊)的吸收率则高于60%(参见下表)。该吸收问题可以通过非常高的功率密度来克服，这大大加快了铜的熔化和蒸发速度，并因此增加其吸收性。

表：在不同状态下，铜对近红外激光辐射的吸收率。

　　通过高速视频评估显示，稳定的工艺可在不到1ms的时间内建立。对于连续波(cw)焊接操作而言，这个障碍必须在焊接开始时就予以克服。匙孔焊接工艺建立后，便会提供恒定的高吸收率。而对于脉冲操作则必须在每个脉冲开始时将其克服。

　　焊接所需的高功率密度可以通过使用单模光纤激光器获得。与其他固体激光器相比，这类激光器具有优异的光束质量和聚焦性能。IPG公司能够提供高达10 kW的高功率单模激光器，以及功率超过10 kW的高亮度多模激光器，产品均具有坚固的、已被工业验证的设计。

　　使用这些单模光纤激光器和低阶模高亮度激光器，可以达到高于108W/cm²的功率密度，甚至在几百瓦的功率下也能够实现可靠的耦合。与功率相当的普通多模激光器相比，这些激光器的强度高达五十倍。IPG提供 YLR系列的单模光纤激光器，其功率从100W至1000W不等，并配有19”的紧凑型机架；此外公司还提供功率高达10 kW的YLS系列光纤激光器(图2)。这两个系列的整体效率都达到40%。