半導體激光器在電子焊接領域的應用
發布時間:2008-11-03
中心論題:
- 采用激光進行無接觸焊接的必要性和優點
- 剝線和焊線使用激光處理某些導線絕緣層
- 介紹比較常用的技術
解決方案:
- 自動焊接機
- 無接觸焊接方式
gaomiduhuliansuizhedianziqijianhejichengdianludeweixingfazhan,shidechuantongderuanronghanjiefangfabuduanshoudaotiaozhan。ruhezaigaomiduxianghulianjiezhongchenggongdiwanchengduimeigexixiaodehanjiaodehanjie,erbuzaochengxianglinhanjiaojiandezhanlianhedianlubanderesunhuai,caiyongjiguangjinxingwujiechuhanjiechengweijiejuefanganzhiyi。yiqian,nenggoutigongzugougonglvdejiguangqidaduotijipangda、日常維護成本高,因此很不實用。但是,隨著高功率半導體激光器技術的發展,采用激光進行無接觸焊接已經成為實用、高效的重要手段。
事實證明,采用近紅外波長790-900nm、功率8到20W的半導體激光器焊接電子元件比傳統的軟熔技術有著更多的優點:它可以大幅度地減少傳到部件上的熱量;精確定位點焊;在複雜的幾何位置上焊接;還可以一步完成剝線和焊線。由於焊點尺寸小,使得在電路板、連接器和柔性印刷電路板的部件焊接厲為可能;而er且qie,焊han點dian間jian潛qian在zai的de架jia橋qiao現xian象xiang大da為wei減jian少shao。不bu僅jin如ru此ci,激ji光guang器qi還hai具ju有you輸shu出chu功gong率lv恒heng定ding的de能neng力li,這zhe保bao證zheng了le每mei一yi個ge焊han點dian的de均jun勻yun一yi致zhi,大da大da提ti高gao了le焊han接jie質zhi量liang及ji可ke靠kao性xing。下xia麵mian介jie紹shao的de就jiu用yong實shi例li均jun使shi用yongCOHERENT公司生產的30W帶光纖半導體激光器係統。係統內集成了一套完整的溫度控製器、驅動電源和帶800µm芯徑耦合光纖的半導體激光器,輸出800nm波長、30W功率的激光,光束通過一對焦距為31mm的平凸透鏡,1:1成像,聚焦點直徑為800µm。具有多種控製界麵的FAP-System,使自動材料處理和計算機數字控製係統的集成得以簡化。
高密集度互連使用半導體激光器係統焊接高密集度互連的焊接麵,工藝要求是將柔性電路固定到100針以上的連接器上。在這項工作中先進行焊接預處理,即將預製焊劑放在焊點上;再用10W的激光以0.5秒/針的速度焊接,使用少量含鬆香的焊劑來降低表麵氧化。密集的幾何形狀、針zhen的de長chang度du以yi有you為wei柔rou性xing電dian路lu的de使shi用yong,都dou使shi傳chuan統tong的de軟ruan熔rong技ji術shu以yi以yi施shi展zhan,而er激ji光guang卻que能neng無wu須xu接jie觸chu部bu件jian,就jiu使shi焊han料liao在zai每mei根gen針zhen和he焊han接jie位wei置zhi上shang軟ruan熔rong,從cong而er減jian少shao了le熱re損sun壞huai。
柔性印刷電路柔性電路的應用很廣,而體積也越來越小,加上電路板的材料容易燒焦,使用傳統的焊接方法有一定的困難。 對助聽器中柔性電路的焊接,這種電路是為一種助聽器設計的,因此要求結構緊湊、重量輕。焊接點的寬度隻有1mm,每個電路有7個焊接點,助聽器由5塊電路組成。為把分立元件焊接到柔性印刷電路上,每個焊點使用標準鬆香焊料,整個過程使用10W激光以1秒1個焊點的速度完成,高的能量密度及小的聚焦尺寸避免了散逸熱量燒焦柔性電路板材料。
boxianhehanxianshiyongjiguangchulimouxiedaoxianjueyuanceng,ruanjijiasuanyizhihejuxianyaan,nenggouyibuwanchengboxianhehanjie。yejiushishuo,shangshuguochengfashengzaijiguangshuchudetongyigongzuozhouqizhong,zhishiyaotongguoshiyongmonikongzhitiaozhengFAP-System的de輸shu出chu波bo形xing,使shi得de脈mai衝chong的de前qian期qi過guo程cheng完wan成cheng剝bo線xian,隨sui後hou過guo程cheng完wan成cheng焊han接jie。氫qing基ji甲jia酸suan乙yi酯zhi和he聚ju酰xian來lai胺an絕jue緣yuan材cai料liao最zui適shi合he於yu這zhe種zhong處chu理li方fang式shi。在zai激ji光guang處chu理li這zhe睦mu材cai料liao的de過guo程cheng 中(zhong),絕(jue)緣(yuan)層(ceng)並(bing)沒(mei)有(you)被(bei)完(wan)全(quan)清(qing)除(chu),而(er)隻(zhi)是(shi)對(dui)電(dian)線(xian)尾(wei)端(duan)露(lu)出(chu)裸(luo)線(xian)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。焊(han)接(jie)完(wan)成(cheng)後(hou),電(dian)線(xian)表(biao)麵(mian)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)氧(yang)化(hua),焊(han)料(liao)非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)地(di)覆(fu)蓋(gai)表(biao)麵(mian),而(er)且(qie)焊(han)點(dian)十(shi)分(fen)幹(gan)淨(jing)。激(ji)光(guang)的(de)工(gong)作(zuo)周(zhou)期(qi)一(yi)般(ban)在(zai)0.5到2秒,有時更長一些,這取決於焊線的尺寸、焊接點的尺寸、絕緣材料及其厚度。
技術比較常用的焊接還有加熱槍、微火焰焊接機、石英燈焊接機、全(quan)自(zi)動(dong)焊(han)接(jie)機(ji)等(deng)。加(jia)熱(re)槍(qiang)和(he)微(wei)火(huo)焰(yan)焊(han)接(jie)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)熱(re)量(liang)難(nan)以(yi)控(kong)製(zhi),很(hen)容(rong)易(yi)燒(shao)壞(huai)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)。石(shi)英(ying)燈(deng)焊(han)接(jie)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong)相(xiang)類(lei)似(si),但(dan)是(shi)聚(ju)焦(jiao)點(dian)大(da),而(er)且(qie)石(shi)英(ying)燈(deng)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)。雖(sui)然(ran)燈(deng)的(de)價(jia)格(ge)並(bing)不(bu)貴(gui),但(dan)是(shi)使(shi)用(yong)時(shi)的(de)噪(zao)聲(sheng)大(da)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)是(shi)自(zi)動(dong)焊(han)接(jie)機(ji),但(dan)由(you)於(yu)焊(han)料(liao)很(hen)容(rong)易(yi)堵(du)住(zhu)焊(han)接(jie)機(ji)。需(xu)要(yao)經(jing)常(chang)清(qing)理(li)和(he)維(wei)護(hu)。半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)無(wu)接(jie)觸(chu)焊(han)接(jie)方(fang)式(shi),能(neng)夠(gou)把(ba)熱(re)量(liang)聚(ju)焦(jiao)到(dao)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)點(dian)並(bing)精(jing)確(que)定(ding)位(wei)到(dao)指(zhi)定(ding)部(bu)位(wei)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。不(bu)僅(jin)如(ru)此(ci),半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong)還(hai)能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)非(fei)常(chang)短(duan)的(de)光(guang)脈(mai)衝(chong)進(jin)行(xing)無(wu)焊(han)料(liao)焊(han)接(jie)錫(xi)或(huo)鉛(qian)等(deng)材(cai)料(liao),焊(han)接(jie)速(su)度(du)快(kuai)於(yu)氧(yang)化(hua)反(fan)應(ying)的(de)速(su)度(du)。在(zai)自(zi)動(dong)焊(han)接(jie)機(ji)無(wu)法(fa)靠(kao)近(jin)的(de)場(chang)合(he),半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong)更(geng)加(jia)顯(xian)示(shi)出(chu)蛇(she)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),因(yin)為(wei)它(ta)工(gong)作(zuo)距(ju)離(li)僅(jin)取(qu)決(jue)於(yu)價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi)的(de)光(guang)路(lu)部(bu)分(fen)。購(gou)買(mai)半(ban)導(dao)體(ti)激(ji)光(guang)器(qi)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong)的(de)初(chu)期(qi)投(tou)入(ru)經(jing)費(fei)略(lve)高(gao)於(yu)其(qi)它(ta)焊(han)接(jie)係(xi)統(tong),但(dan)由(you)於(yu)係(xi)統(tong)易(yi)於(yu)控(kong)製(zhi),穩(wen)定(ding)性(xing)、可靠性更高。而且半導體激光器的壽命高達數千乃至上萬小時,所以後期的維護費用低,故障停工時間少,可大幅度降低操作耗費。
總結這類半導體激光係統輸出功率穩定、與yu元yuan件jian處chu理li係xi統tong集ji成cheng方fang便bian,對dui最zui終zhong用yong戶hu頗po具ju價jia值zhi。在zai各ge種zhong應ying用yong中zhong,輸shu出chu激ji光guang的de功gong率lv密mi度du高gao對dui加jia工gong處chu理li十shi分fen有you利li,可ke能neng提ti高gao生sheng產chan速su度du。總zong之zhi,靈ling活huo的de運yun動dong控kong製zhi係xi統tong、精確細小的激光焊點、以及對加工部件極小的熱影響區域,都能有產地提高生產率,降低廢品率。半導體激光器焊接適用於表麵元件安裝、柔性印刷電路、高密集度連接器、微型分立元件、以及低熱質電子元件的生產廠家。
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