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激光錫焊中半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)怎么選擇?

激光錫焊中,不同的波長(zhǎng)適合不同的焊接材料,在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中,半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)應(yīng)該如何選擇呢?松盛光電來給大家詳細(xì)的介紹分享。半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)選擇至關(guān)重要,需綜合考慮焊件材料、焊料特性、焊接要求等多方面因素。來了解一下吧。

考慮焊件材料的吸收特性

不同材料對(duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收能力差異顯著:一般來說,金屬材料對(duì)較短波長(zhǎng)的激光吸收較好。例如,銅在近紅外波段(800 - 1100nm)具有相對(duì)較高的吸收率,而在可見光波段吸收率較低。因此,當(dāng)焊接銅質(zhì)鍍銅焊盤時(shí),選擇波長(zhǎng)在 800 - 1100nm 范圍內(nèi)的半導(dǎo)體激光器較為合適,這樣可以確保激光能量有效地被焊件吸收,提高焊接效率和質(zhì)量。

對(duì)于一些非金屬材料或復(fù)合材料,其吸收特性與金屬材料有很大不同:某些塑料材料在特定波長(zhǎng)的激光照射下會(huì)發(fā)生熔化或分解,從而實(shí)現(xiàn)焊接。例如,一些含有碳黑等添加劑的塑料,對(duì)近紅外波段的激光有較好的吸收能力。在焊接這類塑料材料時(shí),可選擇波長(zhǎng)在 900 - 1000nm 左右的半導(dǎo)體激光器,以滿足材料的吸收需求,實(shí)現(xiàn)良好的焊接效果。

匹配焊料的吸收特性

焊料的種類繁多,不同焊料對(duì)激光的吸收特性也有所不同:常見的錫基焊料,如錫鉛合金、無鉛焊料(如錫銀銅合金)等,在近紅外波段具有較好的吸收能力。一般來說,波長(zhǎng)在 808nm、940nm 或 980nm 等附近的激光,能夠被錫基焊料有效地吸收,從而迅速加熱熔化焊料,實(shí)現(xiàn)良好的焊接效果。因此,在使用錫基焊料進(jìn)行激光錫焊時(shí),可優(yōu)先選擇這些波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器。

除了錫基焊料,還有一些特殊的焊料,如鋁基焊料、金基焊料等:這些焊料的吸收特性與錫基焊料有所不同。例如,鋁基焊料對(duì)波長(zhǎng)在 1060nm 左右的激光吸收較好。在焊接鋁制焊件或使用鋁基焊料進(jìn)行焊接時(shí),選擇波長(zhǎng)為 1060nm 的半導(dǎo)體激光器,可以使焊料更好地吸收激光能量,實(shí)現(xiàn)可靠的焊接連接。

結(jié)合焊接工藝和要求

如果焊接工藝對(duì)精度要求極高,如在電子設(shè)備制造中對(duì)微小電子元件的焊接:需要選擇能夠?qū)崿F(xiàn)精確能量控制和良好光束聚焦特性的半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)。較短波長(zhǎng)的激光,如 808nm 或 940nm,通常具有較好的光束質(zhì)量和聚焦性能,能夠?qū)⒓す饽芰烤_地集中在微小的焊點(diǎn)上,實(shí)現(xiàn)高精度的焊接。同時(shí),這些波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器可以通過精確控制驅(qū)動(dòng)電流,實(shí)現(xiàn)對(duì)激光輸出功率的精細(xì)調(diào)節(jié),從而確保在焊接過程中提供恰到好處的能量,避免對(duì)周圍敏感元件造成熱損傷,保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

對(duì)于一些需要快速加熱和冷卻的焊接工藝,如在大規(guī)模生產(chǎn)線上的高速焊接:應(yīng)選擇能夠在短時(shí)間內(nèi)提供足夠能量且熱響應(yīng)速度快的半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)。在近紅外波段,一些波長(zhǎng)如 980nm 的半導(dǎo)體激光器具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率和快速的熱響應(yīng)特性,能夠在短時(shí)間內(nèi)輸出高能量的激光,使焊料迅速熔化,實(shí)現(xiàn)快速加熱。并且,在停止激光照射后,焊料能夠迅速冷卻凝固,這種快速加熱和冷卻的特性可以大大提高焊接速度,滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。同時(shí),快速加熱和冷卻還可以減少熱影響區(qū)的范圍,降低對(duì)周圍元件的熱影響,保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

在某些情況下,焊接環(huán)境可能存在一些特殊因素,如高溫、高濕度、強(qiáng)電磁干擾等:這些因素可能會(huì)影響半導(dǎo)體激光器的性能和穩(wěn)定性,進(jìn)而影響焊接質(zhì)量。因此,在選擇半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng)時(shí),需要考慮這些特殊環(huán)境因素對(duì)激光器的影響。例如,在高溫環(huán)境下,一些波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器可能會(huì)出現(xiàn)功率下降、光束質(zhì)量變差等問題。此時(shí),需要選擇具有較好散熱性能和溫度穩(wěn)定性的半導(dǎo)體激光器,或者通過采取額外的散熱措施和溫度控制手段,來確保激光器在高溫環(huán)境下能夠穩(wěn)定運(yùn)行,保證焊接質(zhì)量不受影響。同樣,在高濕度、強(qiáng)電磁干擾等特殊環(huán)境下,也需要根據(jù)具體情況選擇合適的半導(dǎo)體激光器波長(zhǎng),并采取相應(yīng)的防護(hù)措施和技術(shù)手段,來確保激光器的性能和穩(wěn)定性,保證焊接質(zhì)量的可靠性和一致性。


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