915 nm dalga boyuna sahip yarıiletken lazer diyot kullanarak temassız lehimleme işlemi - Burccu, Murat
Lazer teknolojisi, günümüzde endüstriyel üretim süreçlerinde önemli bir yer edinmiş ve birçok alanda çeşitli avantajlar sunmuştur. Lazerler, yüksek enerji yoğunluğu, hassas kontrol imkânı, temassız çalışma ve çeşitli malzemeler üzerindeki etkili işleme yetenekleriyle dikkat çekmektedir. Özellikle, lazerlerin malzemelerin işlenmesi, kesilmesi, kaynağı ve lehimlenmesi gibi uygulamalarda kullanımı, yüksek hassasiyet, hızlı işleme, temassız çalışma, termal deformasyonun az olması gibi özelliklerle öne çıkmaktadır. Bu özellikler, özellikle mikroelektronik, optoelektronik, tıbbi cihazlar ve otomotiv endüstrisi gibi alanlarda büyük önem taşımaktadır. Ayrıca, 915 nm dalga boyu ile çalışan lazerlerin kompakt yapısı, enerji verimliliği ve düşük bakım gereksinimi gibi avantajları da endüstriyel uygulamalarda tercih edilme nedenlerindendir. Bu çalışmada 915 nm dalga boyuna sahip fiber bağlamlı bir lazer diyotun fiberinden çıkan lazer ışını düzlemsel-dışbükey bir lens aracılığıyla daraltılmıştır. Bir parça seramiğin üzerine serpilmiş SAC305 lehim parçaları daraltılmış bu lazer ışığının altına konumlandırılmıştır. Lazer diyota 10 W ile 80 W arasında sürekli dalga olacak şekilde akım verilmiş ve lazer ile bu lehim parçalarının eritilmesi amaçlanmıştır. Ardından lazer diyota yarı sürekli dalga olacak şekilde akımlar verilerek bir dizi deneme yapılmıştır. Bir lazerin yarı sürekli dalga ile çalışması, güç kaynağının yalnızca belirli zaman aralıkları için açık olduğu anlamına gelir. Bu aralıklar termal etkileri önemli ölçüde azaltacak kadar kısadır, ancak yine de lazer ile işlemlerin yapılabilmesini sağlayacak kadar uzundur. Bu denemelerden elde edilen verilerle çeşitli parametreler belirlenmiştir. Lazer diyotun sürüş şeklini değiştirecek olan bu parametreler farklı atım genişliği, farklı frekans, farklı görev döngüsü ve farklı tepe akımı değerleridir. Bu faklı parametrelerle sürülen 915 nm dalga boyuna sahip fiber bağlamlı lazer diyot ile kurşunlu ve kurşunsuz lehim telleri kullanılarak bir devre kartı üzerinde lehimleme denemeleri yapılmıştır. Fiber bağlamlı lazer diyottan çıkan 915 nm dalga boyuna sahip lazer ışınları düzlemsel dışbükey lens aracılığıyla devre kartı üzerinde bulunan lehim pedine yönlendirilmiştir. Lehim pedine tutturulmuş dirençlerin bacaklarını devre kartına lehimlemek için lazer diyotu farklı sürüş parametreleriyle sürerek bir dizi denemeler yapılmıştır. Yapılan bu denemeler termal kamera ile kayıt altına alınmıştır. Termal kameradan elde edilen veriler sayesinde lehim işlemi sırasında oluşan sıcaklık değişimi analiz edilmiştir. Bu sıcaklık değişimlerinin grafikleri ve lehimleme süreçlerinin görselleri yorumlanarak bir sonuca bağlanmıştır. Bu çalışma 915 nm dalga boyuna sahip lazerlerin lehimleme süreçlerindeki etkinliğini ve performansını deneysel olarak analiz etmeyi amaçlamaktadır. 915 nm dalga boyu, özellikle metal malzemelerde yüksek emilim özelliği gösterir ve bu da lehimleme işlemlerinde yüksek verimlilik sağlar. Yapılan bu çalışmanın neticesinde, 915 nm dalga boyuna sahip (doğru darbe genişliği, doğru frekans ve doğru görev döngüsü parametrelerine sahip, yarı sürekli bir dalga formunda doğru bir tepe akımı ile sürülen) yarı iletken bir lazer diyot kullanılarak, bölgesel ve anlık ısıtma işlemi sayesinde özellikle termal olarak hassas bileşenler için temassız lehimleme işlemlerinin yapılabileceği gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, lazerle lehimlemenin genel önemi ve 915 nm dalga boyuna sahip lazerlerin lehimleme süreçlerindeki performansı hakkında detaylı bir değerlendirme sunacaktır.