激光錫焊已經(jīng)在國內(nèi)應用了很多年,最早的方案是在大功率激光熔深焊接上升級的原始方案,即直接半導體激光器和焊接頭(激光器準直加聚焦光學系統(tǒng)),然后在焊接頭旁再加一個CCD相機用于觀察和定位,替代傳統(tǒng)的自動化烙鐵焊。傳統(tǒng)的烙鐵焊接痛點,烙鐵頭是易耗品,高端的烙鐵頭只能焊接20000個點就必須要更換。在更換...

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半導體恒溫同軸激光錫焊解決方案

激光錫焊已經(jīng)在國內(nèi)應用了很多年,最早的方案是在大功率激光熔深焊接上升級的原始方案,即直接半導體激光器和焊接頭(激光器準直加聚焦光學系統(tǒng)),然后在焊接頭旁再加一個CCD相機用于觀察和定位,替代傳統(tǒng)的自動化烙鐵焊。傳統(tǒng)的烙鐵焊接痛點,烙鐵頭是易耗品,高端的烙鐵頭只能焊接20000個點就必須要更換。在更換烙鐵頭后需要矯正CCD定位,這里需要浪費很多時間。如果更換成激光焊接,非接觸加工,無設備上部件的損耗。

激光錫焊是以激光為熱源加熱焊盤,融化錫絲或者錫膏從而完成焊錫的激光焊接技術,激光錫焊的主要特點是利用激光的高能量實現(xiàn)局部或微小區(qū)域快速加熱完成錫焊的過程,相對于傳統(tǒng)的熱風槍錫焊和電烙鐵錫焊,激光錫焊有以下幾個方面的優(yōu)點:

單聚焦焊接送絲系統(tǒng)

1.激光加工精度較高,光斑點徑最小0.1mm,可實現(xiàn)微間距貼裝器件,Chip部品的焊接。

2.短時間的局部加熱,對基板與周邊部件的熱影響最少,可根據(jù)元器件引線的類型實施不同的加熱規(guī)范獲得一致的焊接質量。

3.無烙鐵頭的消耗,不需要更換加熱器,實現(xiàn)高效率連續(xù)作業(yè)。

4.激光加工精度高,激光光斑可以達到微米級別,加工時間/功率程序控制,加工精度遠高于傳統(tǒng)烙鐵??梢栽?mm以下的空間進行焊接。

5.六種光路同軸,CCD定位 所見即所得,不需要反復矯正視覺定位。

6.非接觸性加工,不存在接觸焊接導致的應力,無靜電。

7.激光為綠色能源,最潔凈的加工方式,無耗品,維護簡單,操作方便;

8.進行無鉛焊接時,無焊點裂紋。

半導體激光作為熱源時,利用的是光纖傳輸,因此可在常規(guī)方式不易施焊部位進行加工,靈活性好,聚焦性好,易于實現(xiàn)多工位裝置的自動化等等優(yōu)點。

激光進行送絲錫焊的工藝流程

焊接方式:用激光對錫焊部位進行照射------被照射的部分表面發(fā)熱------使周圍導熱至熔錫溫度------提供焊錫(錫膏是提前提供)。

這里從預熱到焊接結束激光始終不與工件接觸,使得工件表面更干凈。很多細小工件烙鐵頭不能加工的激光錫焊都可以完成。

這種方案雖然滿足的激光錫焊以上所述的幾項優(yōu)點,CCD定位觀察+激光非接觸錫焊解決了精準焊接的問題,上位機控制軟件利用對激光器的功率控制也能實現(xiàn)產(chǎn)品的焊接過程中的熱源輸出,避免了激光功率瞬間過高導致的產(chǎn)品燒壞、擊穿,這種方式的優(yōu)點既造價低廉,滿足粗糙的低端加工。但其缺點非常明顯,往往一個產(chǎn)品的工藝測試需要從低功率到高功率分段測試,來找某個點功率對應加工件的合適焊接功率。這里面考驗的就是激光器的穩(wěn)定,但目前市場上激光器的不穩(wěn)定導致經(jīng)常有產(chǎn)品燒傷、擊穿基板,為此設備廠商不僅僅疲于奔命售后,信譽的損失才是企業(yè)無法彌補的傷痛。

奧萊光電在2013年就開始設計激光錫焊成套方案,最開始給客戶配套上述方式的光學部分,由于上述方案的激光器存在重大隱患。而后公司開始給用戶設計恒溫激光器,并通過我公司自主研發(fā)設計的全封閉式五路光同軸的焊接頭,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)的響應在時間在:20us,避免人工整定的PID參數(shù)造成控制不良。可以在上位控制軟件內(nèi)建焊接模型,根據(jù)焊接模型進行控制優(yōu)化,實現(xiàn)理想曲線錫焊。激光功率在線實時功率檢測,讓激光器功率輸出達到穩(wěn)定狀態(tài)。最終實現(xiàn)錫焊在線焊接良率高、穩(wěn)定性高,自適應性強。


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