激光錫焊為何選擇915nm的半導體激光器

時間:2021-12-15 10:56來源:普思立激光錫焊作者:wuping 點擊:
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摘要:

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近些年來,市場需求推進著技術的發展,在電子產品越來越精細化的今天,傳統的烙鐵焊接、波峰焊已經不能滿足所有的電子產品的器件焊接,激光錫焊因為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制,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915±5nm的紅外半導體激光器,功率一般在5-200W。先介紹下半導體激光器。

半導體激光器原理

半導體激光器是以一定的半導體材料做工作物質而產生激光的器件。。其工作原理是通過一定的激勵方式,在半導體物質的能帶(導帶與價帶)之間,或者半導體物質的能帶與雜質(受主或施主)能級之間,實現非平衡載流子的粒子數反轉,當處于粒子數反轉狀態的大量電子與空穴復合時,便產生受激發射作用。半導體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。電注入式半導體激光器,一般是由砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等材料制成的半導體面結型二極管,沿正向偏壓注入電流進行激勵,在結平面區域產生受激發射。

半導體激光器特性

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激光器P-I關系圖

P-I特性顯示的激光光功率與電流之間的變化規律,也是半導體激光器最重要的特性。

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光功率特性

半導體激光器的光電效率比光纖激光器更有優勢。

半導體激光器的優勢

半導體二極管激光器是最實用最重要的一類激光器。它體積小、壽命長,并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集成電路兼容,因而可與之單片集成。并且還可以用高達GHz的頻率直接進行電流調制以獲得高速調制的激光輸出。由于這些優點,半導體二極管激光器在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等方面得到了廣泛的應用。

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另外,它的連續輸出波長涵蓋了紅外線到可見光范圍,而光脈沖輸出達50W(帶寬100ns),用在激光焊錫上半導體激光器是非常理想的選擇。

激光錫焊常用的是半導體紅外激光器,普思立激光錫焊選用的是波長為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、焊接位置可精確控制、焊點一致性好等優勢,非常適合小微型電子元器件、結構復雜電路板及 PCB 板等微小復雜結構零件的精密焊接。

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金屬對不同波長的激光的吸收率

溫度閉環控制的激光焊錫機的優點

采用溫度閉環控制系統是為了監測和控制焊錫的質量,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感器實時檢測出來,模數轉換送入控制計算機,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制焊點的形成和質量。

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引線的為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制計算機設定并可程序控制,保證加熱能量的精確性。

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普思立半導體激光模塊

目前,國內能把溫度閉環激光錫焊做穩定的企業不多。溫度閉環涉及了控制算法和激光器功率控制,是個系統工程。普思立激光焊錫模組可以實現溫度閉環控制,測溫單元可以在每秒最多檢查 1000次事實溫度,系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、高要求的產品焊錫建議采用測溫單元采集頻率大于8000次/s、反應速度大于5000次/s的高端激光焊錫模組設備來確保焊錫的可靠性。

【光粒網綜合報道】( 責任編輯:wuping )
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