半導(dǎo)體激光器的波長應(yīng)該如何選擇

激光錫焊中，不同的波長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

不同材料對不同波長激光的吸收能力差異顯著：一般來說，金屬材料對較短波長的激光吸收較好。例如，銅在近紅外波段(800 - 1100nm)具有相對較高的吸收率，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。

松盛光電恒溫激光錫焊系統(tǒng)模塊組成圖示

對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，鋁基焊料對波長在 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

如果焊接工藝對精度要求極高，如在電子設(shè)備制造中對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。較短波長的激光，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。在近紅外波段，一些波長如 976/980nm 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。

松盛光電自主研發(fā)976/980nm恒溫半導(dǎo)體激光器專用于激光錫焊塑料焊接領(lǐng)域，PID算法響應(yīng)速度快(15μs)，不易燒毀焊點(diǎn)。激光器內(nèi)置溫度閉環(huán)反饋系統(tǒng)，通過紅外傳感器對加熱點(diǎn)的溫度實(shí)施監(jiān)測并實(shí)時(shí)調(diào)控，讓加工點(diǎn)溫度恒定在一個(gè)設(shè)定的溫度來焊接。根據(jù)客戶需求有風(fēng)冷/水冷可選，常規(guī)的輸出功率有10W，100W，200W，300W，500W等。

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)體激光器波長時(shí)，需要考慮這些特殊環(huán)境因素對激光器的影響。例如，在高溫環(huán)境下，一些波長的半導(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，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。