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近些年來，市場需求推進(jìn)著技術(shù)的發(fā)展，在電子產(chǎn)品越來越精細(xì)化的今天，傳統(tǒng)的烙鐵焊接、波峰焊已經(jīng)不能滿足所有的電子產(chǎn)品的器件焊接，激光錫焊因?yàn)槠浞墙佑|式焊接能適應(yīng)更多的焊接空間，出色的電光效率轉(zhuǎn)換以及精細(xì)的能量控制，被越來越多的應(yīng)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(dǎo)體激光器，功率一般在5-200W。先介紹下半導(dǎo)體激光器。

半導(dǎo)體激光器原理

半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生激光的器件。。其工作原理是通過一定的激勵方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價(jià)帶）之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)（受主或施主）能級之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體面結(jié)型二極管，沿正向偏壓注入電流進(jìn)行激勵，在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。

半導(dǎo)體激光器特性

激光器P-I關(guān)系圖

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(dǎo)體激光器最重要的特性。

光功率特性

半導(dǎo)體激光器的光電效率比光纖激光器更有優(yōu)勢。

半導(dǎo)體激光器的優(yōu)勢

半導(dǎo)體二極管激光器是最實(shí)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(dá)GHz的頻率直接進(jìn)行電流調(diào)制以獲得高速調(diào)制的激光輸出。由于這些優(yōu)點(diǎn)，半導(dǎo)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(dá)等方面得到了廣泛的應(yīng)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(dá)50W（帶寬100ns），用在激光焊錫上半導(dǎo)體激光器是非常理想的選擇。

激光錫焊常用的是半導(dǎo)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(yīng)，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(diǎn)一致性好等優(yōu)勢，非常適合小微型電子元器件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜電路板及 PCB 板等微小復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(huán)控制的激光焊錫機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

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(zhì)量，先進(jìn)的激光焊錫設(shè)備配備有實(shí)時溫度檢測單元，將焊點(diǎn)的溫度通過紅外傳感器實(shí)時檢測出來，模數(shù)轉(zhuǎn)換送入控制計(jì)算機(jī)，通過溫度的變化情況監(jiān)測焊點(diǎn)的形成過程，或?qū)崟r改變激光功率控制焊點(diǎn)的形成和質(zhì)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(jì)算機(jī)設(shè)定并可程序控制，保證加熱能量的精確性。

普思立半導(dǎo)體激光模塊

目前，國內(nèi)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(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，測溫單元可以在每秒最多檢查 1000次事實(shí)溫度，系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)測溫度的變化來實(shí)時改變激光功率，每秒可以最多反應(yīng)200次。但對應(yīng)高精密、高要求的產(chǎn)品焊錫建議采用測溫單元采集頻率大于8000次/s、反應(yīng)速度大于5000次/s的高端激光焊錫模組設(shè)備來確保焊錫的可靠性。