半導(dǎo)體激光器波長選擇指南

在激光錫焊中，不同波長適合不同的焊接材料和應(yīng)用場景。具體選擇915nm還是976nm波長，需綜合考慮材料吸收率、工藝需求及設(shè)備性能，松盛光電將匯總一些關(guān)鍵分析及建議：

915nm與976nm對材料的吸收對比

從材料吸收特性角度

915nm：有觀點認為其對錫的吸收率表現(xiàn)較好，能使錫較好地吸收激光能量實現(xiàn)熔化，從而達到良好的焊接效果。

976nm：錫基焊料在近紅外波段對976nm附近波長的激光也有較好的吸收能力，能有效吸收激光能量實現(xiàn)快速加熱熔化。

從激光器性能角度

915nm

穩(wěn)定性高：摻鐿光纖在915nm波段的吸收峰較寬，激光二極管波長漂移對吸收效率影響不大，激光器更加穩(wěn)定，對于光纖激光器設(shè)計來說更易控制。

技術(shù)成熟：915nm泵浦方案過去在光纖激光器市場被廣泛使用，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備更為成熟，產(chǎn)業(yè)鏈也相對完善。

976nm

電光轉(zhuǎn)化率高：976nm的吸收是915nm的3倍左右，產(chǎn)生相同功率的激光，消耗的976nm泵浦光更少，光電轉(zhuǎn)化率更高，更加高效節(jié)能。976nm的電光轉(zhuǎn)化率可以達到42%以上，而915nm的電光轉(zhuǎn)化率在30%左右。

光光轉(zhuǎn)化率高：采用976nm的泵浦光發(fā)射1070nm激光時，電子躍遷的量子虧損率約為8.8%，而915nm的量子虧損率約為14.5%，976nm在光光轉(zhuǎn)化率上優(yōu)勢較大。

激光送錫絲焊接工藝動圖

從焊接工藝需求角度

915nm

能量控制精準：在需要精確控制能量和良好光束聚焦特性的場景中，915nm波長配合相應(yīng)的激光設(shè)備，可將能量精確地集中在微小的焊點上，能滿足小微型電子元器件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜電路板及PCB板等微小復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的精密焊接。

光束均勻性好：具有良好的光束均勻性與激光能量的持續(xù)性，對焊盤的均勻加熱、快速升溫效果顯著。

976nm：在大規(guī)模生產(chǎn)線的高速焊接場景中具有優(yōu)勢，其具有較高的功率轉(zhuǎn)換效率和快速的熱響應(yīng)特性，能夠在短時間內(nèi)輸出高能量的激光，使焊料迅速熔化，實現(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。

松盛光電恒溫錫焊系統(tǒng)圖示

總結(jié)

總之，具體選擇915nm還是976nm，需結(jié)合實際工藝驗證(我司提供免費試樣)。松盛光電在2016年就開始設(shè)計激光錫焊成套方案，最開始給客戶配套光學(xué)部分，而后我司開始給用戶設(shè)計恒溫半導(dǎo)體激光器，并通過我公司自主研發(fā)設(shè)計的全封閉式多光(激光，成像，測溫，紅光)同軸錫焊頭，對激光加工點溫度實時檢測，內(nèi)部閉環(huán)控制，激光電源和恒溫控制盒之間采用的PID算法，二者之間全閉環(huán)控制方式，溫度采集范圍從100℃到400℃之間，調(diào)節(jié)的響應(yīng)在時間在：20us，避免人工整定的PID參數(shù)造成控制不良。