半導(dǎo)體激光器在激光焊錫應(yīng)用的重要性2024-01-23
隨著自動(dòng)激光焊錫機(jī)的出現(xiàn)，我們?cè)谫?gòu)買焊接機(jī)時(shí)有了新的選擇，但也帶來(lái)了更多的問(wèn)題。對(duì)于激光焊錫機(jī)，大家可能還停留在舊的焊接方式中，所以在選擇焊接機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)的焊接機(jī)和激光焊接機(jī)總是不知道如何選擇。讓我們來(lái)看看如何選擇激光焊機(jī)？為什么激光焊機(jī)使用半導(dǎo)體激光器？
什么是半導(dǎo)體激光器
半導(dǎo)體激光器的工作原理是激勵(lì)模式。利用半導(dǎo)體物質(zhì)，即利用電子在能帶間躍遷發(fā)光，利用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡作為反射鏡，形成諧振腔，放大光振蕩、反饋和產(chǎn)生光的輻射，輸出激光。在基本結(jié)構(gòu)上，半導(dǎo)體激光器屬于半導(dǎo)體的P-N接頭，但激光二極管由金屬包層從兩側(cè)夾住發(fā)光層（有源層），是一種“雙異質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)”。在激光二極管中，界面被用作發(fā)射鏡（諧振腔）。在使用材料方面，有鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)、磷(P)等等。此外在多量子阱型中，也使用Ga·Al·As等。
為什么焊錫要使用半導(dǎo)體激光器？
目前，國(guó)內(nèi)激光焊錫機(jī)激光采用波長(zhǎng)915半導(dǎo)體激光，主要原因是半導(dǎo)體激光器的光電效率優(yōu)于光纖激光。半導(dǎo)體激光屬于近紅外波段，熱效應(yīng)好，光束均勻性和激光能量連續(xù)性獨(dú)特，焊盤(pán)加熱均勻，加熱效果快，焊接效率高，焊接位置控制準(zhǔn)確，焊點(diǎn)性能好，非常適合小型微電子元件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)電路板、PCB板等小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的精密焊接。
激光二極管的優(yōu)點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、價(jià)格低。特別是多重量子井型的效率為20~40%?？傊吣苄瞧渥畲蟮奶攸c(diǎn)。此外，其連續(xù)輸出波長(zhǎng)涵蓋紅外線到可見(jiàn)光范圍，光脈沖輸出達(dá)到50W（帶寬100ns），是用在激光焊錫上半導(dǎo)體激光器的理想選擇。
閉環(huán)激光焊錫機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
閉環(huán)控制系統(tǒng)是監(jiān)測(cè)和控制焊接質(zhì)量，先進(jìn)的激光焊接設(shè)備配備實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)單元，通過(guò)紅外傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)焊點(diǎn)溫度，模數(shù)轉(zhuǎn)換到控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)溫度變化監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)的形成過(guò)程，或?qū)崟r(shí)改變激光功率控制焊點(diǎn)的形成和質(zhì)量。當(dāng)溫度上升過(guò)快時(shí)，激光輸出可以立即切斷，以確保設(shè)備的導(dǎo)線不會(huì)被燒毀。圖像監(jiān)視器可以觀察激光和導(dǎo)線的位置和焊接過(guò)程，并可以記錄或拍攝焊接過(guò)程。激光器的輸出功率由控制計(jì)算機(jī)設(shè)置，并由程序控制，以確保加熱能量的準(zhǔn)確性。
目前國(guó)內(nèi)大部分激光焊錫模塊都可以實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制，溫度測(cè)量單元每秒最多可以檢查 1000次事實(shí)溫度，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)測(cè)溫度的變化實(shí)時(shí)改變激光功率，每秒最多可反應(yīng)200次。但對(duì)應(yīng)高精度、高要求的產(chǎn)品焊接，建議采用溫度測(cè)量單元采集8000次以上/次s、高端激光焊錫模塊設(shè)備反射速度大于5000次/s，以保證焊錫的可靠性。
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