激光设备在精密制造业中的应用解决方案

方案概述:

近年来，随着消费电子市场竞争的日益激烈，电子制造业对产品提出了更高的要求。传统的加工方法容易导致产品质量不稳定，零件熔化，难以形成正常的熔核，成品率低。激光加工技术的出现可以为电子产品制造商快速解决这些问题。在高端电子产品的生产过程中，激光加工对产品的体积优化和质量提升起着重要作用，使产品更轻、更薄、更稳定。据悉，约70%的电子产品加工制造环节应用于激光技术(20多种不同工艺)及相关制造设备。

目前，激光精密点焊主要应用于电子产品，如外壳、屏蔽、USB连接器、导电贴片等。它具有热变形小、作用区域和位置精确可控、焊接质量高、可实现异种材料焊接、易于实现自动化等优点。然而，焊接不同的材料时需要不同的焊接方法。

根据多次的实验结果，楚宇光电激光焊接工程师总结出对于不同的材料，如高反射材料、钣金和异种材料，应该采用什么样的激光精密点焊，才能获得最佳的焊接效果。

高反射材料的激光精密点焊：

焊接铝、铜等高反应性材料时，不同的焊接波形对焊接质量有很大影响。具有前峰值的激光波形可以突破高反射率壁垒，瞬间的高峰值功率可以迅速改变金属表面的状态，使其温度上升到熔点，从而降低金属表面的反射率，提高能量的利用率。此外，由于铜、铝等材料导热快，可以利用慢降波形优化焊点外观。

另一方面，金、银、铜、钢等材料对激光的吸收率随着波长的增加而降低。对于铜，当激光波长为532nm时，铜的吸收率接近40%。对比红外激光和绿色激光的特性可以看出，红外激光具有更大的光斑尺寸、更短的焦深和更低的紫铜吸收率。绿色激光光斑尺寸小，焦深长，紫铜吸收率高。分别用红外激光和绿色激光对紫铜进行脉冲点焊，可以发现红外激光焊接后焊点尺寸不同，而绿色激光焊接后焊点尺寸更均匀，深度一致，表面光滑。绿色激光焊接效果更稳定，所需峰值功率将比红外激光低一半以上。

金属板材的激光精密点焊：

传统毫秒激光焊接金属板材时，材料容易断裂，焊点大。然而，由于固态激光自身的不稳定性和低吸收率，高反射材料的焊接往往会出现爆点、虚焊等现象。为了解决薄板和高抗金属合金的焊接难题，光纤激光器的QCW/QCW模式分别采用模拟和数字信号调制，一次触发可输出N个脉冲，低功率实现单点多脉冲焊接。

异种材料的激光精密点焊：

激光焊接薄板异种材料时，容易出现虚焊、裂纹、连接强度低等问题。这是由于两种材料物理性能差异大，互溶性低，易形成脆性化合物，大大降低了焊接接头的力学性能。利用高光束质量的纳秒激光精确控制热输入，抑制金属间化合物的形成，实现异种金属薄板的搭接，改善焊缝成形和力学性能。

准连续光纤激光器和脉冲宽度可调的MOPA脉冲光纤激光器以其光束质量高、峰值功率高、可调性和可控性成为激光点焊的理想光源。