半导体激光器的波长应该如何选择

激光锡焊中，不同的波长适合不同的焊接材料，在实际的生产应用中，半导体激光器的波长应该如何选择呢?松盛光电来给大家详细的介绍分享。半导体激光器的波长选择至关重要，需综合考虑焊件材料、焊料特性、焊接要求等多方面因素。来了解一下吧。

考虑焊件材料的吸收特性

不同材料对不同波长激光的吸收能力差异显著：一般来说，金属材料对较短波长的激光吸收较好。例如，铜在近红外波段(800 - 1100nm)具有相对较高的吸收率，而在可见光波段吸收率较低。因此，当焊接铜质镀铜焊盘时，选择波长在 800 - 1100nm 范围内的半导体激光器较为合适，这样可以确保激光能量有效地被焊件吸收，提高焊接效率和质量。

松盛光电恒温激光锡焊系统模块组成图示

对于一些非金属材料或复合材料，其吸收特性与金属材料有很大不同：某些塑料材料在特定波长的激光照射下会发生熔化或分解，从而实现焊接。例如，一些含有碳黑等添加剂的塑料，对近红外波段的激光有较好的吸收能力。在焊接这类塑料材料时，可选择波长在 900 - 1000nm 左右的半导体激光器，以满足材料的吸收需求，实现良好的焊接效果。

匹配焊料的吸收特性

焊料的种类繁多，不同焊料对激光的吸收特性也有所不同：常见的锡基焊料，如锡铅合金、无铅焊料(如锡银铜合金)等，在近红外波段具有较好的吸收能力。一般来说，波长在 808nm、940nm 或 980nm 等附近的激光，能够被锡基焊料有效地吸收，从而迅速加热熔化焊料，实现良好的焊接效果。因此，在使用锡基焊料进行激光锡焊时，可优先选择这些波长的半导体激光器。

除了锡基焊料，还有一些特殊的焊料，如铝基焊料、金基焊料等：这些焊料的吸收特性与锡基焊料有所不同。例如，铝基焊料对波长在 1060nm 左右的激光吸收较好。在焊接铝制焊件或使用铝基焊料进行焊接时，选择波长为 1060nm 的半导体激光器，可以使焊料更好地吸收激光能量，实现可靠的焊接连接。

结合焊接工艺和要求

如果焊接工艺对精度要求极高，如在电子设备制造中对微小电子元件的焊接：需要选择能够实现精确能量控制和良好光束聚焦特性的半导体激光器波长。较短波长的激光，如 808nm 或 940nm，通常具有较好的光束质量和聚焦性能，能够将激光能量精确地集中在微小的焊点上，实现高精度的焊接。同时，这些波长的半导体激光器可以通过精确控制驱动电流，实现对激光输出功率的精细调节，从而确保在焊接过程中提供恰到好处的能量，避免对周围敏感元件造成热损伤，保证焊接质量的稳定性和可靠性。

对于一些需要快速加热和冷却的焊接工艺，如在大规模生产线上的高速焊接：应选择能够在短时间内提供足够能量且热响应速度快的半导体激光器波长。在近红外波段，一些波长如 976/980nm 的半导体激光器具有较高的功率转换效率和快速的热响应特性，能够在短时间内输出高能量的激光，使焊料迅速熔化，实现快速加热。并且，在停止激光照射后，焊料能够迅速冷却凝固，这种快速加热和冷却的特性可以大大提高焊接速度，满足大规模生产的需求。同时，快速加热和冷却还可以减少热影响区的范围，降低对周围元件的热影响，保证产品质量的稳定性和一致性。

松盛光电自主研发976/980nm恒温半导体激光器专用于激光锡焊塑料焊接领域，PID算法响应速度快(15μs)，不易烧毁焊点。激光器内置温度闭环反馈系统，通过红外传感器对加热点的温度实施监测并实时调控，让加工点温度恒定在一个设定的温度来焊接。根据客户需求有风冷/水冷可选，常规的输出功率有10W，100W，200W，300W，500W等。

在某些情况下，焊接环境可能存在一些特殊因素，如高温、高湿度、强电磁干扰等：这些因素可能会影响半导体激光器的性能和稳定性，进而影响焊接质量。因此，在选择半导体激光器波长时，需要考虑这些特殊环境因素对激光器的影响。例如，在高温环境下，一些波长的半导体激光器可能会出现功率下降、光束质量变差等问题。此时，需要选择具有较好散热性能和温度稳定性的半导体激光器，或者通过采取额外的散热措施和温度控制手段，来确保激光器在高温环境下能够稳定运行，保证焊接质量不受影响。同样，在高湿度、强电磁干扰等特殊环境下，也需要根据具体情况选择合适的半导体激光器波长，并采取相应的防护措施和技术手段，来确保激光器的性能和稳定性，保证焊接质量的可靠性和一致性。