激光精密点焊在消费电子行业的应用

　　【机床商务网栏目 新品出炉】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。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%。对比分析红外激光器和绿光激光器特征可知，红外激光器光斑尺寸较大，焦深短，紫铜对其吸收率低；绿光激光器光斑尺寸小，焦深长，紫铜对其吸收率高。分别采用红外激光器和绿光激光器对紫铜进行脉冲点焊，可以发现红外激光器焊后焊点大小不一致，而绿光激光器焊点大小更均匀，深度一致，表面光滑(图1-2)。采用绿光激光器焊接效果更稳定，所需峰值功率会比红外激光器低一半以上。
 

　　金属薄板材料的激光精密点焊方式
 

　　传统毫秒级激光器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，通过对光纤激光器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。
 

　　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，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。
 

　　创鑫激光的准连续光纤激光器、MOPA 脉宽可调脉冲光纤激光器因具有高光束质量、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准连续光纤激光器
 

　　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激光器的加工任务，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脉宽可调脉冲光纤激光器
 

　　脉宽可调脉冲光纤激光器采用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、量产光纤激光器及实现光纤激光器、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，也是的专业从事光纤激光器及其核心器件研发、生产和销售为一体的激光器制造商。
 

　　自2004年创建以来，创鑫激光拥有国内外190项、计算机软件著作权20项，在激光领域内多数量产激光器光学器件和光纤激光器属国内首创或地位，部分激光器器件技术在范围内具备优势。2013年创鑫激光强势入驻德勤深圳20强、中国50强席位；2014年公司领导高层随总理出访俄罗斯，创鑫激光成中国激光行业一家受邀企业；2015年被深圳市批准为博士后创新实践基地。
 

　　创鑫激光致力于提供激光领域高性能、高品质、高性价比的光纤激光器及器件整合解决方案和专业、完善的服务体验。目前公司销售服务网络覆盖亚洲、欧洲、美洲和中东等20多个国家和地区，旗下拥有脉冲光纤激光器系列、连续光纤激光器系列、科研类光纤激光器系列、半导体激光器、激光解决方案等五大产品服务系列及泵浦源、光隔离器、光合束器、声光调制器、高功率准直器、光纤光栅、切割输出头QBH、剥模器等数十种激光器核心光学器件。产品已广泛用于航空航天、3D打印、汽车、石油、电子、通讯、光伏、医疗等行业。2015年创鑫激光脉冲激光器市场出货量，是国内光纤激光器销售量和销售额大的企业。
 

　　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大的泵浦源事业部，加大投入研发激光器核心光学器件、光纤激光器及生产设备硬件，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、追求品质严谨与创新、推动客户运营发展及国家装备制造业产业升级。
 

　　(本文资料来源创鑫激光)