Pyramid Engineering привлекла SPI Lasers в качестве эксперта по лазерным технологиям для разработки новой системы лазерной герметизации под бурно растущий рынок телекоммуникационной отрасли и средств связи.
Будучи многолетним лидером в области разработки и производства систем герметизации полупроводниковых и радиоэлектронных модулей и стараясь предлагать своим заказчикам современные решения, Pyramid были нацелены найти замену существующему лазеру с импульсной накачкой чтобы c одной стороны повысить производительность и экономическую эффективность, а с другой — сделать систему более гибкой для работы с разными комбинациями металлов.
К выбору производителя лазера для своих систем, Pyramid подошли также досконально — компания выбирала не просто поставщика, но и партнера на будущее, который бы разделял такой же ответственный подход к своему делу. В линейке оптоволоконных лазеров SPI redPOWER CW нашли идеальное соотношение качества, выходных характеристик и, что не менее важно, уровня сервиса.
Результатом работ стала полностью обновленная линия лазерной герметизации приборов LMC (рис. 1), включающая помимо нового лазера SPI вакуумную печь для отжига изделий, скафандр создания инертной атмосферы при герметизации, шлюз для выгрузки изделия, автоматическую систему позиционирования, системы создания и контроля атмосферы, систему рециркуляции инертного газа и шкаф управления со стойкой оператора.
 Рис. 1. Линия лазерной герметизации LMC ➔ ссылка на техниеские параметры установки |
ПРЕИМУЩЕСТВА НОВОГО ЛАЗЕРА
В предыдущей версии системы герметизации на базе YAG лазера для формирования сварного шва использовалась фиксированная оптика и точный сварочный стол с ЧПУ. Решение SPI Lasers заключалось в том, чтобы внедрить в процесс т.н. колебательную сварку (управляемое спиральное движение луча), в которой используется одномодовый лазер высокой мощности со сканером для быстрого перемещения лазерного луча по окружности для создания сварочной ванны. Высокое качество луча и небольшой размер сфокусированного пятна создают контролируемую скважину, в которой воздействие тепла на деталь сводится к минимуму. Преимущества этого процесса заключаются в том, что глубину и ширину сварного шва можно контролировать независимо, а параметры сканера можно регулировать для управления размером сварного пятна. Контроль сварочной ванны посредством колебаний также может значительно уменьшить разбрызгивание, что приводит к повышению качества сварных швов, а также позволяет избежать трещин в сварном шве.
Такое решение родилось не сразу — Pyramid были тщательно проанализированы альтернативные технологии. Быстро стало очевидно, что волоконный лазер и процесс колебательной сварки действительно более предпочтителен для систем герметизации, чем существующее решение по ряду причин:
Преимущества колебательной сварки:
- в 10 раз выше скорость сварки
- менее чувствительна к точности совмещения и исполнения свариваемых частей
- параметры глубины проникновения и ширины сварки контролируются независимо
- лучшая структура сварного шва
- сварной шов визуально выглядит более качественно
- меньшие тепловые потери
Преимущества волоконного лазера:
- КПД (степень преобразования электрической энергии в оптическую) — 30% против 2% у импульсного
- не требует затрат на замену ламп
- меньшие затраты на охлаждение
- меньшие массо-габаритные характеристики
- отсутствие необходимости периодической калибровки лазера
ТЕСТЫ
Тестовые испытания системы проводились на алюминиевом корпусе (сплав 6061-T6) и крышке (сплав 4047) для одного из заказчиков телекоммуникационной отрасли. Система была оснащена одномодовым лазером redPOWER
- Проникновение «сварки» должно быть в пределах 0,5 — 0,75 мм.
- Минимизация теплового воздействия на корпус, в связи с наличие в микросборке оптических компонентов.
Результаты сварки приведены на рис. 2 . Ширина шва по желанию заказчика составила 2 мм при 50-мкм диаметре луча. При этом стоит отметить высокую точность прохождения луча за счет применения гальвосканера, позволяющего не использовать перемещения стола или лазерной головки.
|
|
Рис. 2. Сварной шов алюминиевого корпуса и крышки на установке LMC (слева — вид сверху, справа — поперечное сечение).
ПРИМЕЧАНИЕ
Системы, поставляемые Pyramid, разрабатываются инженерами с многолетним опытом индивидуально под каждого заказчика, чтобы удовлетворить все более жестким требованиям, предъявляемым к конечном изделию. Комплексное решение включает герметичную камеру создания рабочей среды (скафандр), шлюзы для перемещения изделий между отсеками системы, вакуумную печь для предварительного отжига, транспортную систему и систему управления с разными уровнями автоматизации.
