半導體恒溫同軸激光錫焊解決方案

激光錫焊已經在國內應用了很多年，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)，然后在焊接頭旁再加一個CCD相機用于觀察和定位，替代傳統的自動化烙鐵焊。傳統的烙鐵焊接痛點，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局部或微小區(qū)域快速加熱完成錫焊的過程，相對于傳統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：

1.激光加工精度較高，光斑點徑最小0.1mm，可實現微間距貼裝器件，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，易于實現多工位裝置的自動化等等優(yōu)點。

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產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)定導致經常有產品燒傷、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，調節(jié)的響應在時間在：20us，避免人工整定的PID參數造成控制不良?？梢栽谏衔豢刂栖浖冉ê附幽Ｐ?，根據焊接模型進行控制優(yōu)化，實現理想曲線錫焊。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)。最終實現錫焊在線焊接良率高、穩(wěn)定性高，自適應性強。