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半导体激光器在电子焊接领域的应用0电动单车

2022年09月16日

半导体激光器在电子焊接领域的应用

半导体激光器在电子焊接领域的应用 2011年12月10日来源：　采用近红外波长790-900nm、功率8到20W的半导体激光器焊接电子元件比传统的软熔技术有着更多的优点：它可以大幅度地减少传到部件上的热量；精确定位点焊；在复杂的几何位置上焊接；还可以一步完成剥线和焊线。由于焊点尺寸小，使得在电路板、连接器和柔性印刷电路板上的小部件焊接和电子元件的高密度焊接成为可能；而且，焊点间潜在的架桥现象大为减少。不仅如此，激光器还具有输出功率恒定的能力，这保证了每一个焊点的均匀一致，大大提高了焊接质量及可靠性。　　下面介绍的应用实例均使用COHERENT公司生产的30W带光纤半导体激光器系统（FAP-System）。系统内集成了一套完整的温度控制器、驱动电源和带800μm芯径耦合光纤的半导体激光器，输出800nm波长、30W功率的激光，光束通过一对焦距为31mm的平凸透镜，1：1成像，聚焦点直径为800μm。具有多种控制界面的FAP-System，使自动材料处理和计算机数字控制系统的集成得以简化。高密集度互连　　图1显示的是高密集度互连的焊接面，工艺要求是将柔性电路固定到100针以上的连接器上。在这项工作中，先进行焊接预处理，即，将预制焊剂放在焊点上；再用10W的激光以0.5秒/针的速度焊接，使用少量含松香的焊剂来降低表面氧化。密集的几何形状、针的长度以及柔性电路的使用，都使传统的软熔技术难以施展，而激光却能无须接触部件，就使焊料在每根针和焊接位置上软熔，从而减少了热损坏。柔性印刷电路　　图2显示的是把分立元件焊接到柔性印刷电路上。每个焊点使用标准松香焊料，整个过程使用10W激光以1秒1个焊点的速度完成，高的能量密度及小的聚焦尺寸避免了散逸热量烧焦柔性电路板材料（在这项应用中，电路板材料为KAPTONTM聚酰亚胺薄膜或聚酰亚胺）。采用激光精确点焊减少了元件吸热量，从而避免了焊接热量烧焦分立元件中的细电线（AWG 38或更细）。这种电路是为一种助听器设计的，因此要求结构紧凑、重量轻。焊接点的宽度大约为1mm，每个电路有7个焊接点，5块电路组成一个助听器。剥线和焊线　　使用激光处理某些导线绝缘层，如氨基甲酸乙酯和聚酰亚胺，能够一步完成剥线和焊接。也就是说，上述过程发生在激光输出的同一工作周期中，只是要通过使用模拟控制调整FAP-System的输出波形，使得脉冲的前期过程完成剥线，随后过程完成焊接。氨基甲酸乙酯和聚酰亚胺绝缘材料最适合于这种处理方式。在激光处理这些材料的过程中，绝缘层并没有被完全清除，而只是对电线尾端露出裸线进行焊接。焊接完成后，电线表面几乎没有氧化，焊料非常容易地覆盖表面，而且焊点十分干净。　　激光的工作周期一般在0.5到2秒，有时更长一些，这取决于焊线的尺寸、焊接点的尺寸、绝缘材料及其厚度。总结　　这类半导体激光系统输出功率稳定、与元件处理系统集成方便，这对最终用户颇具价值。在各种应用中，输出激光的功率密度高对加工处理十分有利，可以提高生产速度。总之，灵活的运动控制系统、精确细小的激光焊点、以及对加工部件极小的热影响区域，都能有效地提高生产率，降低废品率。　　半导体激光器焊接适用于表面元件安装、柔性印刷电路、高密集度连接器、微型分立元件（尤其是磁导线或小规格导线）、以及低热质电子元件的生产厂家。