激光锡焊为何选择915nm的半导体激光器

时间：2021-12-23

近些年来，市场需求推进着技术的发展，在电子产品越来越精细化的今天，传统的烙铁焊接、波峰焊已经不能满足所有的电子产品的器件焊接，激光锡焊因为其非接触式焊接能适应更多的焊接空间，出色的电光效率转换以及精细的能量控制，被越来越多的应用到电子装联环节中。

激光器的种类很多，激光锡焊选用的是波长为915±5nm的红外半导体激光器，功率一般在5-200W。先介绍下半导体激光器。

半导体激光器原理

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生激光的器件。。其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟（InP）、硫化锌（ZnS）等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。

半导体激光器特性

P-I特性显示的激光光功率与电流之间的变化规律，也是半导体激光器较重要的特性。

半导体激光器的光电效率比光纤激光器更有优势。

半导体激光器的优势

半导体二极管激光器是较实用较重要的一类激光器。它体积小、寿命长，并可采用简单的注入电流的方式来泵浦，其工作电压和电流与集成电路兼容，因而可与之单片集成。并且还可以用高达GHz的频率直接进行电流调制以获得高速调制的激光输出。由于这些优点，半导体二极管激光器在激光通信、光存储、光陀螺、激光打印、测距以及雷达等方面得到了广泛的应用。

另外，它的连续输出波长涵盖了红外线到可见光范围，而光脉冲输出达50W（带宽100ns），用在激光焊锡上半导体激光器是非常理想的选择。

激光锡焊常用的是半导体红外激光器，普思立激光锡焊选用的是波长为915nm的激光器，它属近红外波段，具有良好热效应，其特有的光束均匀性与激光能量的持续性，对焊盘的均匀加热、快速升温效果显著，具有焊接效率高、焊接位置可精确控制、焊点一致性好等优势，非常适合小微型电子元器件、结构复杂电路板及 PCB 板等微小复杂结构零件的精密焊接。

温度闭环控制的激光焊锡机的优点

采用温度闭环控制系统是为了监测和控制焊锡的质量，先进的激光焊锡设备配备有实时温度检测单元，将焊点的温度通过红外传感器实时检测出来，模数转换送入控制计算机，通过温度的变化情况监测焊点的形成过程，或实时改变激光功率控制焊点的形成和质量。

温度上升过快时，可立即切断激光输出，保证不烧毁器件的引线。图像监视器可以观察激光与引线的为位置情况以及焊接的过程，可对焊锡过程录像或拍照。激光器的输出功率由控制计算机设定并可程序控制，保证加热能量的精确性。

目前，国内能把温度闭环激光锡焊做稳定的企业不多。温度闭环涉及了控制算法和激光器功率控制，是个系统工程。普思立激光焊锡模组可以实现温度闭环控制，测温单元可以在每秒较多检查 1000次事实温度，系统可以根据实测温度的变化来实时改变激光功率，每秒可以较多反应200次。但对应高精密、高要求的产品焊锡建议采用测温单元采集频率大于8000次/s、反应速度大于5000次/s的高端激光焊锡模组设备来确保焊锡的可靠性。

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