近些年來,市場需求推進著技術的發展,在電子產(chan) 品越來越精細化的今天,傳(chuan) 統的烙鐵焊接、波峰焊已經不能滿足所有的電子產(chan) 品的器件焊接,激光錫焊因為(wei) 其非接觸式焊接能適應更多的焊接空間,出色的電光效率轉換以及精細的能量控製,被越來越多的應用到電子裝聯環節中。
激光器的種類很多,激光錫焊選用的是波長為(wei) 915±5nm的紅外半導體(ti) 激光器,功率一般在5-200W。先介紹下半導體(ti) 激光器。
半導體(ti) 激光器原理
半導體(ti) 激光器是以一定的半導體(ti) 材料做工作物質而產(chan) 生激光的器件。。其工作原理是通過一定的激勵方式,在半導體(ti) 物質的能帶(導帶與(yu) 價(jia) 帶)之間,或者半導體(ti) 物質的能帶與(yu) 雜質(受主或施主)能級之間,實現非平衡載流子的粒子數反轉,當處於(yu) 粒子數反轉狀態的大量電子與(yu) 空穴複合時,便產(chan) 生受激發射作用。半導體(ti) 激光器的激勵方式主要有三種,即電注入式,光泵式和高能電子束激勵式。電注入式半導體(ti) 激光器,一般是由砷化镓(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等材料製成的半導體(ti) 麵結型二極管,沿正向偏壓注入電流進行激勵,在結平麵區域產(chan) 生受激發射。
半導體(ti) 激光器特性
激光器P-I關(guan) 係圖
P-I特性顯示的激光光功率與(yu) 電流之間的變化規律,也是半導體(ti) 激光器最重要的特性。
光功率特性
半導體(ti) 激光器的光電效率比光纖激光器更有優(you) 勢。
半導體(ti) 激光器的優(you) 勢
半導體(ti) 二極管激光器是最實用最重要的一類激光器。它體(ti) 積小、壽命長,並可采用簡單的注入電流的方式來泵浦,其工作電壓和電流與(yu) 集成電路兼容,因而可與(yu) 之單片集成。並且還可以用高達GHz的頻率直接進行電流調製以獲得高速調製的激光輸出。由於(yu) 這些優(you) 點,半導體(ti) 二極管激光器在激光通信、光存儲(chu) 、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等方麵得到了廣泛的應用。
另外,它的連續輸出波長涵蓋了紅外線到可見光範圍,而光脈衝(chong) 輸出達50W(帶寬100ns),用在激光焊錫上半導體(ti) 激光器是非常理想的選擇。
激光錫焊常用的是半導體(ti) 紅外激光器,普思立激光錫焊選用的是波長為(wei) 915nm的激光器,它屬近紅外波段,具有良好熱效應,其特有的光束均勻性與(yu) 激光能量的持續性,對焊盤的均勻加熱、快速升溫效果顯著,具有焊接效率高、焊接位置可精確控製、焊點一致性好等優(you) 勢,非常適合小微型電子元器件、結構複雜電路板及 PCB 板等微小複雜結構零件的精密焊接。
金屬對不同波長的激光的吸收率
溫度閉環控製的激光焊錫機的優(you) 點
采用溫度閉環控製係統是為(wei) 了監測和控製焊錫的質量,先進的激光焊錫設備配備有實時溫度檢測單元,將焊點的溫度通過紅外傳(chuan) 感器實時檢測出來,模數轉換送入控製計算機,通過溫度的變化情況監測焊點的形成過程,或實時改變激光功率控製焊點的形成和質量。
溫度上升過快時,可立即切斷激光輸出,保證不燒毀器件的引線。圖像監視器可以觀察激光與(yu) 引線的為(wei) 位置情況以及焊接的過程,可對焊錫過程錄像或拍照。激光器的輸出功率由控製計算機設定並可程序控製,保證加熱能量的精確性。
普思立半導體(ti) 激光模塊
目前,國內(nei) 能把溫度閉環激光錫焊做穩定的企業(ye) 不多。溫度閉環涉及了控製算法和激光器功率控製,是個(ge) 係統工程。普思立激光焊錫模組可以實現溫度閉環控製,測溫單元可以在每秒最多檢查 1000次事實溫度,係統可以根據實測溫度的變化來實時改變激光功率,每秒可以最多反應200次。但對應高精密、高要求的產(chan) 品焊錫建議采用測溫單元采集頻率大於(yu) 8000次/s、反應速度大於(yu) 5000次/s的高端激光焊錫模組設備來確保焊錫的可靠性。
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