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半導體激光器

電子焊接行業中半導體激光器的應用(上)

星之球激光 來源:電子工程世界2012-02-04 我要評論(0 )   

高密度互連隨著電子器件和 集成電路 的微型發展,使得傳(chuan) 統的軟熔焊接方法不斷受到挑戰。如何在高密度相互連接中成功地完成對每個(ge) 細小的焊腳的焊接,而不造成相鄰焊腳間...

  高密度互連隨著電子器件和集成電路的微型發展,使得傳(chuan) 統的軟熔焊接方法不斷受到挑戰。如何在高密度相互連接中成功地完成對每個(ge) 細小的焊腳的焊接,而不造成相鄰焊腳間的粘連和電路板的熱損壞,采用激光進行無接觸焊接成為(wei) 解決(jue) 方案之一。以前,能夠提供足夠功率激光器大多體(ti) 積龐大、日常維護成本高,因此很不實用。但是,隨著高功率半導體(ti) 激光器技術的發展,采用激光進行無接觸焊接已經成為(wei) 實用、高效的重要手段。

  事實證明,采用近紅外波長790-900nm、功率8到20W的半導體(ti) 激光器焊接電子元件比傳(chuan) 統的軟熔技術有著更多的優(you) 點:它可以大幅度地減少傳(chuan) 到部件上的熱量;精確定位點焊;在複雜的幾何位置上焊接;還可以一步完成剝線和焊線。由於(yu) 焊點尺寸小,使得在電路板、連接器和柔性印刷電路板的部件焊接厲為(wei) 可能;而且,焊點間潛在的架橋現象大為(wei) 減少。不僅(jin) 如此,激光器還具有輸出功率恒定的能力,這保證了每一個(ge) 焊點的均勻一致,大大提高了焊接質量及可靠性。下麵介紹的就用實例均使用COHERENT公司生產(chan) 的30W帶光纖半導體(ti) 激光器係統。係統內(nei) 集成了一套完整的溫度控製器驅動電源和帶800µm芯徑耦合光纖的半導體(ti) 激光器,輸出800nm波長、30W功率的激光,光束通過一對焦距為(wei) 31mm的平凸透鏡,1:1成像,聚焦點直徑為(wei) 800µm。具有多種控製界麵的FAP-System,使自動材料處理和計算機數字控製係統的集成得以簡化。

  高密集度互連

  使用半導體(ti) 激光器係統焊接高密集度互連的焊接麵,工藝要求是將柔性電路固定到100針以上的連接器上。在這項工作中先進行焊接預處理,即將預製焊劑放在焊點上;再用10W的激光以0.5秒/針的速度焊接,使用少量含鬆香的焊劑來降低表麵氧化。密集的幾何形狀、針的長度以有為(wei) 柔性電路的使用,都使傳(chuan) 統的軟熔技術以以施展,而激光卻能無須接觸部件,就使焊料在每根針和焊接位置上軟熔,從(cong) 而減少了熱損壞。

  柔性印刷電路

  柔性電路的應用很廣,而體(ti) 積也越來越小,加上電路板的材料容易燒焦,使用傳(chuan) 統的焊接方法有一定的困難。 對助聽器中柔性電路的焊接,這種電路是為(wei) 一種助聽器設計的,因此要求結構緊湊、重量輕。焊接點的寬度隻有1mm,每個(ge) 電路有7個(ge) 焊接點,助聽器由5塊電路組成。為(wei) 把分立元件焊接到柔性印刷電路上,每個(ge) 焊點使用標準鬆香焊料,整個(ge) 過程使用10W激光以1秒1個(ge) 焊點的速度完成,高的能量密度及小的聚焦尺寸避免了散逸熱量燒焦柔性電路板材料。

  剝線和焊線

  使用激光處理某些導線絕緣層,如氨基甲酸乙酯和聚酰亞(ya) 胺,能夠一步完成剝線和焊接。也就是說,上述過程發生在激光輸出的同一工作周期中,隻是要通過使用模擬控製調整FAP-System的輸出波形,使得脈衝(chong) 的前期過程完成剝線,隨後過程完成焊接。氫基甲酸乙酯和聚酰來胺絕緣材料最適合於(yu) 這種處理方式。在激光處理這睦材料的過程 中,絕緣層並沒有被完全清除,而隻是對電線尾端露出裸線進行焊接。焊接完成後,電線表麵幾乎沒有氧化,焊料非常容易地覆蓋表麵,而且焊點十分幹淨。激光的工作周期一般在0.5到2秒,有時更長一些,這取決(jue) 於(yu) 焊線的尺寸、焊接點的尺寸、絕緣材料及其厚度。

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