當(dāng)今的電子行業(yè)圍繞著互聯(lián)網(wǎng)的高速通訊和超級(jí)計(jì)算，對(duì)電子產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，大量的微精密電子產(chǎn)品不斷在市場(chǎng)上考驗(yàn)著各大企業(yè)的反應(yīng)速度和研發(fā)水平?？偟膩?lái)說(shuō)，這無(wú)疑就是一場(chǎng)電子行業(yè)的的一次產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
由于市場(chǎng)風(fēng)云變化不斷細(xì)分，不管是代工能力及其出眾的OEM大廠(chǎng)，還是專(zhuān)注于更符合時(shí)代發(fā)展的研發(fā)型設(shè)備開(kāi)發(fā)企業(yè)，都對(duì)新的制程，新的工藝提出了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)OEM廠(chǎng)需要更高質(zhì)量，更高效的全新工藝解決企業(yè)所面臨的問(wèn)題，研發(fā)型企業(yè)要對(duì)市場(chǎng)新需求做出快速反應(yīng)來(lái)保持自己企業(yè)的科技＊＊優(yōu)勢(shì)?？萍夹袠I(yè)的發(fā)展也給有實(shí)力，有準(zhǔn)備的企業(yè)帶來(lái)了更多的機(jī)會(huì)。
熟悉松爾德科技的朋友都知道，松爾德科技專(zhuān)注于全新的激光錫焊工藝研究，致力于電子產(chǎn)品激光非接觸性焊接產(chǎn)品的研發(fā)多年，松爾德實(shí)驗(yàn)室盛產(chǎn)錫焊黑科技，在科研上的投入不遺余力，發(fā)表的技術(shù)類(lèi)文章也有許多，并不定時(shí)公布了部分科研成果，新來(lái)的朋友可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)松爾德實(shí)驗(yàn)室發(fā)表的部分文章。
閑話(huà)多不多，今天松爾德實(shí)驗(yàn)室的主題是：激光光學(xué)形態(tài)對(duì)電子產(chǎn)品激光錫焊的影響。
我們都知道，激光泵浦出來(lái)的光通過(guò)光纖耦合傳輸，并透射到一個(gè)平面，一般都是圓形形態(tài)，大部分光學(xué)組合透鏡將激光整形至需要的大小進(jìn)行某些場(chǎng)合的應(yīng)用，例如打標(biāo)、切割、焊接等領(lǐng)域。
而對(duì)于激光錫焊來(lái)說(shuō)，很多時(shí)候也是利用這種光學(xué)形態(tài)對(duì)電子產(chǎn)品溫控焊接。
單點(diǎn)焊對(duì)于不規(guī)則焊點(diǎn)來(lái)說(shuō)是比較好的選擇，因?yàn)椴灰?guī)則的焊點(diǎn)排布主要靠的是設(shè)備的機(jī)動(dòng)性。
對(duì)于規(guī)則排布的焊點(diǎn)，雖然單點(diǎn)焊也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，但是在產(chǎn)量和質(zhì)量要求比較高的情況下，如果能夠有陣列光出現(xiàn)無(wú)疑會(huì)增加一倍的效率。
比如，產(chǎn)品的焊點(diǎn)為成對(duì)出現(xiàn)時(shí)，將光學(xué)系統(tǒng)組合透鏡進(jìn)行一些列的改變，光纖出射出來(lái)發(fā)散的光經(jīng)過(guò)透鏡的一些列整形，將一束光分成兩束單獨(dú)的光束，通過(guò)機(jī)構(gòu)的精調(diào)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)透鏡的間距，以此來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)光斑的間距。
初始條件的確立
在光學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)始確立初始條件，并且設(shè)計(jì)光學(xué)鏡頭的初始結(jié)構(gòu)，透鏡組材料選擇為優(yōu)質(zhì)光學(xué)玻璃 ， 材料增透處理，透光率為99％＋， 折射率＝1．51630 色散＝0．00806 阿貝數(shù)＝64．06。激光光源為940半導(dǎo)體激光器
模型的建立
透鏡3D模型建立的基礎(chǔ)就是針對(duì)透鏡中光學(xué)表面的設(shè)計(jì)， 一般有偏微分方程和試錯(cuò)法兩種。偏微分方程是根據(jù)Snell定律和能量守恒建立多項(xiàng)式求解反射折射的曲面面型， 通過(guò)編程計(jì)算出離散點(diǎn)的坐標(biāo)， 再導(dǎo)入軟件中成型；試錯(cuò)法是在軟件中直接建立相應(yīng)的曲面， 再通過(guò)模擬光線(xiàn)追跡出結(jié)果， 根據(jù)結(jié)果與實(shí)際要求的偏差修改曲面。本文采用第二種方法直接在Solid Works軟件中建立模型。
經(jīng)過(guò)zemax仿真模擬可以獲得其中一支光斑的2d平面光照度分布圖。
在實(shí)驗(yàn)室對(duì)產(chǎn)生的兩束裸露光斑分析儀下分析光學(xué)形態(tài)如下圖：
實(shí)際上獲得的光斑與理論光斑存在一定的微小差異，但這樣的差異本身是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所允許的范圍內(nèi)，所以我們定義為此種光學(xué)形態(tài)是符合實(shí)驗(yàn)要求的。
案例實(shí)驗(yàn)
選取雙引腳線(xiàn)束進(jìn)行雙光斑焊接，使得激光的兩束光束照射至兩個(gè)焊盤(pán)上，焊料覆蓋于兩個(gè)焊點(diǎn)，通過(guò)一系列參數(shù)設(shè)定后，觀察激光錫焊效果，如圖1，圖2，圖3，可以看見(jiàn)熔錫的狀態(tài)：
由于兩束光斑＊終的落點(diǎn)并不在紅色十字中心點(diǎn)，因此十字中心點(diǎn)的pcb板無(wú)需擔(dān)心會(huì)被燒傷，再加上松爾德科技本身實(shí)驗(yàn)的機(jī)臺(tái)帶有溫度控制系統(tǒng)，對(duì)焊盤(pán)和PCB板的保護(hù)是比較周全，則我們此次的重心直接觀察兩個(gè)焊點(diǎn)的焊接效果即可。以上實(shí)驗(yàn)可以看出，雙光點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)于規(guī)則成對(duì)出現(xiàn)的焊點(diǎn)比用單光點(diǎn)焊接效率更高。
為了更加全面了解單個(gè)光點(diǎn)的光學(xué)形態(tài)分布情況，調(diào)取理論計(jì)算里面的FFT LINE／EDGE SPREAD 光學(xué)邊緣響應(yīng)關(guān)系譜圖，如下圖
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