激光錫焊為何選擇915nm的半導體激光器

時間：2021-12-23

近些年來，市場需求推進著技術的發(fā)展，在電子產品越來越精細化的今天，傳統(tǒng)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(lián)環(huán)節(jié)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(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉，當處于粒子數(shù)反轉狀態(tài)的大量電子與空穴復合時，便產生受激**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(qū)域產生受激**。

半導體激光器特性

P-I特性顯示的激光光功率與電流之間的變化規(guī)律，也是半導體激光器較重要的特性。

半導體激光器的光電效率比光纖激光器較有優(yōu)勢。

半導體激光器的優(yōu)勢

半導體二極管激光器是較實用較重要的一類激光器。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(yōu)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。

另外，它的連續(xù)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(xù)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(yōu)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。

溫度閉環(huán)控制的激光焊錫機的優(yōu)點

采用溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)是為了監(jiān)測和控制焊錫的質量，**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(shù)轉換送入控制計算機，通過溫度的變化情況監(jiān)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(jiān)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。

目前，國內能把溫度閉環(huán)激光錫焊做穩(wěn)定的企業(yè)不多。溫度閉環(huán)涉及了控制算法和激光器功率控制，是個系統(tǒng)工程。普思立激光焊錫模組可以實現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，測溫單元可以在每秒較多檢查 1000次事實溫度，系統(tǒng)可以根據實測溫度的變化來實時改變激光功率，每秒可以較多反應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**激光焊錫模組設備來確保焊錫的可靠性。

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