激光精密点焊在消费电子行业的应用

来源:手机报在线    关键词:激光精密点焊,创鑫激光,激光技术,    发布时间:2018-11-16

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 近年来,随着消费电子市场竞争愈发激烈,电子产品制造业对产品也提出了更高的要求。传统的加工方式容易导致产品质量不稳定、零件熔毁、难以形成正常熔核,成品率低。而激光加工技术的出现,可以快速的为电子产品生产制造商们解决这些难题。高端电子产品的生产过程中,激光加工在产品的体积优化以及品质提升方面起到了重大的作用,使产品更轻巧纤薄,稳固性更好。据悉,约70%的电子产品加工制造环节都应用到激光技术(超过20种不同的工艺)及相关的制造设备。
  目前,激光精密点焊主要应用于电子产品的壳体、屏蔽罩、USB接头、导电贴片等,具有热变形小、作用区域和位置精确可控、焊接品质高、能实现异种材料焊接、易于实现自动化等优势。但焊接不同材料时,需要采用的不同的焊接方式。
  创鑫激光焊接工程师根据多次的实验结果,总结出了在消费电子的生产制造过程中,高反材料、金属薄板、异种材料等不同材料应使用何种方式进行激光精密点焊,方能得出最好的焊接效果。
 
 
  高反材料的激光精密点焊方式
  焊接铝、铜等高反材料时,不同的焊接波形对焊接质量影响很大。利用带有前置尖峰的激光波形,可突破高反射率屏障,瞬间的高峰值功率可以迅速改变金属表面状态,使其温度上升至熔点,从而降低金属表面的反射率,提高能量的利用率。另外,由于铜铝等材料导热速度快,故利用缓降波形,可以优化焊点外观。
  另一方面,金、银、铜、钢等材料对激光吸收率随波长增大而减小,对于铜而言,当激光波长为532nm时,铜的吸收率接近40%。对比分析红外九州体育和绿光九州体育特征可知,红外九州体育光斑尺寸较大,焦深短,紫铜对其吸收率低;绿光九州体育光斑尺寸小,焦深长,紫铜对其吸收率高。分别采用红外九州体育和绿光九州体育对紫铜进行脉冲点焊,可以发现红外九州体育焊后焊点大小不一致,而绿光九州体育焊点大小更均匀,深度一致,表面光滑(图1-2)。采用绿光九州体育焊接效果更稳定,所需峰值功率会比红外九州体育低一半以上。
尖峰波形
 
1064nm波长的焊接效果(图1-1)
 
532nm波长的焊接效果(图1-2)
 
  金属薄板材料的激光精密点焊方式
  传统毫秒级九州体育在焊接金属薄板材料时,材料易被击穿且焊点较大;而高反材料因其自身的不稳定性以及在固态时对激光的吸收率低,焊接时常出现爆点、虚焊等现象。为了解决薄板及高反金属焊接难点,通过对光纤九州体育QCW/CW模式分别进行模拟量和数字调制,触发一次可以实现N个脉冲输出,以较小的功率实现单点多脉冲焊接。
调制方式
 
高频脉冲点焊表面成型
 
焊缝截面
 
  异种材料的激光精密点焊方式
  激光焊接薄板异种材料时,极易出现虚焊、裂纹、连接强度低等问题,这是由于两者的物理性能差异大,互溶度低,且极易生成脆性化合物,这些化合物使焊接头的力学性能大大降低。选用高光束质量的纳秒级激光通过高速扫描方式,精准的控制热输入抑制金属间化合物的形成,实现异种金属薄板搭接,改善焊缝成形及力学性能。
输出波形
 
扫描方式
 
焊缝表面成型
 
焊缝截面
 
316L不锈钢与6063铝合金焊接强度测试
 
  创鑫激光的准连续光纤九州体育、MOPA 脉宽可调脉冲光纤九州体育因具有高光束质量、高峰值功率、可调可控制等优点,成为激光精密点焊的理想光源。
  150W/1500W准连续光纤九州体育
 
  该产品具有多样兼容性与控制模式,可切换脉冲及连续模式,并同时处理以往两个不同九州体育的加工任务,脉宽波形灵活可调,散热快,电光转换率30% 以上,是长脉宽,高峰值功率应用的又一选择。
  20W MOPA脉宽可调脉冲光纤九州体育
 
  脉宽可调脉冲光纤九州体育采用MOPA 构造两级放大,脉宽和频率独立可调,使得更多激光应用成为可能。脉宽在60~350ns 灵活可调,峰值功率高达10kW,重复频率高达1000kHz,配备自主研发在线隔离器,是激光精细加工的理想激光源。
  创新驱动 整合致胜
  深圳市创鑫激光股份有限公司是国内首批研制、量产光纤九州体育及首家实现光纤九州体育、激光光学核心器件两类核心技术国产化并进行垂直整合的国家高科技企业,也是国际知名的专业从事光纤九州体育及其核心器件研发、生产和销售为一体的九州体育制造商。
  自2004年创建以来,创鑫激光拥有国内外专利190项、计算机软件著作权20项,在激光领域内多数量产九州体育光学器件和光纤九州体育属国内首创或领先地位,部分九州体育器件技术在全球范围内具备领先优势。2013年创鑫激光强势入驻德勤深圳20强、中国50强席位;2014年公司领导高层随**出访俄罗斯,创鑫激光成中国激光行业唯一一家受邀企业;2015年被深圳市批准为博士后创新实践基地。
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  创鑫激光在深圳总部拥有5万平方米的现代化产业园、9000平方米的千级无尘室厂房,员工总数逾千人,由国外数名激光行业资深博士后、博士及国内一批高层次、高学历研发人员组成核心研发力量。为适应快速发展需要,创鑫激光投资2亿元建立全国规模最大的泵浦源事业部,加大投入研发九州体育核心光学器件、光纤九州体育及生产设备硬件,2015年激光界泰斗中国科学院林尊琪院士加入创鑫激光,其牵头的院士工作站为创鑫激光带来持久的激光产业技术竞争力。未来,创鑫激光将坚持“科技普惠大众”的使命与 “创新驱动,整合致胜”的战略,持续满足客户的多种激光核心装备需求、追求品质严谨与极致创新、推动客户高效运营发展及国家装备制造业产业升级。