星空体育平台官网半导体热电制冷器件(TEC),从原理上来说,它基于帕尔帖效应工作,当电流通过由 N 型和 P 型半导体组成的电偶对时,一端会吸收热量制冷,另一端则会释放热量制热,通过改变电流方向就能轻松实现制冷和制热的切换。
在电子领域,TEC 的应用极为广泛。在医疗设备里,PCR 仪需要精确的温度控制来实现 DNA 扩增,TEC 就能大显身手,帮助仪器快速精准地升温降温,保证实验结果的准确性。在通信领域,5G 光模块对温度变化非常敏感,温度一旦不稳定,信号传输就会受影响,TEC 可以实时调节光模块温度,保障通信的稳定和高效。消费电子里也常见它的身影,比如一些手机散热夹,利用 TEC 制冷给手机降温,让大家玩游戏、拍视频的时候手机性能更稳定,不会因为过热而卡顿。工业领域的激光切割机,在切割过程中激光头会产生大量热量,TEC 可以有效控制激光头温度,确保切割精度和设备的稳定运行。
TEC 要在电子设备里正常发挥温控作用,引线焊接可是关键一环。它就像是 TEC 与设备电路之间的桥梁,连接质量直接关系到 TEC 能否稳定运行。要是焊接不可靠,出现虚焊、短路等问题,TEC 可能就没法正常制冷或制热,进而影响整个设备的性能。
在传统的 TEC 引线焊接中,主要采用烙铁焊接或回流焊,使用焊料(如Sn-Ag-Cu合金)连接TEC引线与电路板。但它们的缺点也不少,一方面,焊接质量特别依赖工人的经验和技能水平,焊接质量有波动。另一方面,回流温度较高,热影响区大,容易损坏热敏材料。而随着激光焊锡机技术的出现,其非接触、局部焊盘放热的特点,在TEC 引线焊接的应用中解决传统方式的问题。
以常见的锡基焊料为例,激光能量聚焦在锡料和 TEC 引线、电路板焊盘的接触区域,让锡料迅速熔化,填充并浸润引线与焊盘之间的间隙 。在激光停止照射后,熔化的锡料快速冷却凝固,从而实现 TEC 引线与电路板的牢固连接。这种加热方式与传统的烙铁头传导加热截然不同,激光焊锡属于 “表面放热”,能实现局部或微小区域的快速加热,热传递过程更加精准高效。
1. 非接触式加工:激光焊锡过程中,激光束与焊件不直接接触,避免了传统焊接方式(如烙铁头手工焊接)因 物理接触产生的机械应力。
3. 高一致性:激光焊锡设备通过精确的参数控制,如激光功率、照射时间、送锡量等,能够保证每次焊接的工艺条件一致。
4. 易自动化:激光焊锡工艺很容易与自动化设备集成,如自动化工作台、视觉识别系统等。
5. 节能环保:激光焊锡过程中,只对焊接区域进行局部加热,相比传统焊接方式,大大减少了能源消耗。
6. 工序简单:激光焊锡不需要像传统焊接那样,对烙铁头进行频繁的清理、上锡等维护工作。
以微型TEC焊接为例,某知名通信设备制造商在生产 5G 基站光模块时,就采用了激光焊锡工艺来焊接 TEC 引线mm。自动化生产配合机器视觉系统,实现高良率(>99%)的大规模制造。大大减少了工人的干预,为企业实现降本增效的愿景。
紫宸激光焊锡机作为实现激光焊锡工艺的关键设备,其内部构造精密,包含了有:半导体激光器、光学系统、温控模块、视觉定位等,各部件协同工作,共同完成高精度的焊接任务。在半导体热电制冷器件TEC的引线焊接中有锡丝、锡膏、锡球等多种激光工艺可选。
1. 在锡量控制方面,激光焊锡机通过精确的送锡机构和控制系统,能够实现锡量的恒定输出。锡量精度正负0.01mm,保证了焊点中锡料的一致性。
2. 激光焊锡机的精度非常高,其激光束可以聚焦到极小的光斑,实现微米级别的焊接精度 。能够精确地将锡丝或锡膏熔化在 TEC 引线与电路板焊盘的微小连接点上。
3. 焊接速度快也是激光焊锡机的一大优势。由于激光能量的快速传递和锡基焊料的快速熔化、凝固过程,激光焊锡机能够在短时间内完成一个焊点的焊接。
4. 激光焊锡机的热影响区域小,这是它区别于传统焊接设备的重要特点。对于 TEC 这种对温度敏感的器件,热影响区域小可以有效避免因焊接热导致的内部半导体结构损坏,保证 TEC 的性能不受影响。
TEC在电子领域的核心价值在于精密温控与微型化集成,而激光焊锡工艺通过非接触、低热应力的特性,显著提升了TEC引线焊接的可靠性和生产效率。未来随着TEC向更高功率密度发展(提到ZT值需提升至4),激光焊锡技术将更广泛应用于光通信、生物医疗等高端领域。