激光恒温锡焊

什么是激光锡焊

 

激光锡焊是一种先进的焊接技术，它通过激光作为热源，精确控制并快速加热低熔点焊料，使之熔化后流入并填充待焊接金属部件间的微小间隙，形成牢固的焊接接头。与传统的电烙铁焊接技术相区别，激光锡焊采用非接触式加工方式，利用激光的高强度能量集中作用于很小的区域，实现高效、精准的焊接效果。

松盛光电嵌入式触摸屏锡焊控制系统

松盛光电激光锡焊的主要特点包括：

 

高精度与无接触性：激光能够聚焦到极微小的点上，适合精密电子器件的焊接，避免了物理接触可能引起的损伤或污染。

 

快速加热与冷却：激光加热速度快，焊点周围的热影响区域小，有助于保护敏感元件，同时加速生产流程。

 

恒温焊接高良率：独创PID在线温度调节反馈系统，能有效的控制恒温焊锡，确保焊锡良品率与精密度。

 

优异的一致性与重复性：便于自动化控制，保证每次焊接的质量稳定，适合大规模工业化生产。

 

广泛适用性：适合多种材料和复杂结构的焊接，尤其适用于高熔点材料或需要深度焊接的场合。

 

与电烙铁焊接的对比激光锡焊的优势：

 

更高的焊接精度和速度，适合精密零件。

 

减少热损伤风险，保护周边元件。

 

自动化程度高，适合大批量生产，提高生产效率和焊接质量一致性。

 

电烙铁焊接的优势：

 

成本较低，设备简单，易于操作和维护。

 

适合小规模生产、维修或DIY项目，灵活性高。

 

技术门槛低，无需复杂培训即可上手。

 

各自的局限性：

 

激光锡焊初期投资较大，对操作和维护要求较高。

 

电烙铁焊接效率较低，焊接质量受操作者技能影响，不适合高精度需求。

 

综上，激光锡焊以其独特的优势，在追求高精度、高效率和自动化生产的领域展现出显著的应用价值，而电烙铁焊接则在成本敏感、小规模作业或需要手工灵活性的场景下依然具有实用性。

 

激光锡焊的核心在于精密调控激光功率及其在焊点上的能量分布。理想的能量分配需确保锡料与母材同时达到最适合焊接的温度区间，以实现优质焊点的形成。具体而言：

 

避免锡料过热：若激光主要能量集中于锡料，虽可快速熔化锡料，但可能导致“瞬时高温”，使得锡料过快熔融而母材温度滞后，造成锡料无法充分润湿母材表面。这种情况下，焊料可能形成球状或无法充分填充间隙，导致焊点形态不良，强度和可靠性降低。

 

平衡母材与锡料加热：将激光能量适中地分配至母材，可以促进母材表面温度的均匀上升，与锡料熔化速率相匹配。这样既能保证锡料保持良好的流动性和活性，又能使母材表面清洁并充分激活，有利于锡料与母材之间的冶金结合，形成坚固、无空洞且形态饱满的焊点。

 

精确控制激光功率：关键在于根据材料特性、焊点尺寸及所需焊接深度，精确调节激光功率及其脉冲宽度、频率等参数，以实现对焊接区域的精准加热，既保证热量的有效传输，又控制热影响区最小化，从而达到理想的焊接效果。

 

总之，激光锡焊的成功实施依赖于对激光功率及其能量分布的精细调控，确保锡料与母材之间的热平衡，以获得高质量的焊接接头，避免因加热不均引发的各种焊接缺陷。

 

激光锡焊的种类有哪些

 

目前激光锡焊主要分为4种，分别为锡丝激光焊接、锡膏激光焊接、锡球激光焊接以及振镜激光焊接。

激光锡焊工艺替代其他工艺图示

锡丝激光焊接

 

锡丝激光焊接技术是一种精密的焊接方法，其运作机理如下：首先，精确控制的激光束聚焦于待焊接的金属焊盘上，温和而高效地加热直至焊盘达到理想的预热温度。这一过程确保了热量分布均匀，为后续焊接创造最佳条件。随后，将锡丝精确送至已被预热的焊盘表面，激光随即调整至适宜功率，瞬间熔化接触焊盘的锡丝部分。熔融的锡在表面张力和毛细作用的共同驱动下，顺畅地浸润并填充焊盘与元件引脚或连接部位之间的微小间隙，形成牢固而光滑的焊接接头。此过程不仅极大地提高了焊接质量和可靠性，还通过精确的能量管理，有效减少了热影响区域，保护了周围敏感元件，是现代精密电子组装和高密度封装应用中的优选方案。

激光送锡丝焊接图示

送丝激光焊锡作为激光锡焊技术的一种主流应用形式，集成了高自动化与精密控制的优势。它通过智能化的送丝机构与自动工作平台的默契配合，采用模块化控制系统，确保了焊锡丝的精准输送与激光能量的精确释放，整个过程一体化操作，不仅提升了作业效率，还保证了焊接结果的一致性和高质量。

 

该技术的一大革新在于其“一气呵成”的作业模式，无需多次装夹或调整，自始至终保持材料的稳固定位，直至焊接任务自动完成。这种设计大大扩展了其在多领域的应用范围，从精密电子器件到复杂结构组件，皆能应对自如。

 

与传统焊接技术相比较，送丝激光焊锡尤为突出的几个优点包括：

 

无额外耗材损耗：简化了焊接过程，无需焊剂或其他辅助材料，降低了成本。

 

高效渗透焊接：凭借激光的高能量密度，实现深度焊接，焊接强度高，无虚假焊缝。

 

零应力焊接：对焊接件施加的热应力极小，保护了焊接结构的完整性。

 

焊点美观耐用：形成的焊点饱满光亮，边缘平滑无毛刺，且无焊渣残留，提升了成品的外观品质和长期可靠性。

 

该技术广泛应用于各类高新技术产品的制造中，诸如PCB电路板上的通孔插针焊接、精密线圈的连接、5G通讯天线组件的组装等，充分展现了其在现代精密制造领域的独特价值与适应性。

 

锡膏激光焊接

 

锡膏激光焊接是一种精密而高效的焊接工艺，其核心步骤如下：

 

预置锡膏：首先，将适量的锡膏精确地点涂于待焊接的焊盘上。锡膏含有合金粉末、助焊剂及其它添加剂，能在激光的作用下迅速熔化并流动，确保良好的润湿性和焊接质量。

 

激光精准加热：随后，利用高能量密度的激光束精确照射在涂有锡膏的焊盘上。激光能量被锡膏及焊盘有效吸收，迅速而局部地加热至焊料熔点以上，同时控制热影响区域，减少对周边敏感元件的热损伤。

 

合金化与冷却：随着温度的升高，锡膏中的合金粉末与焊盘表面材料发生冶金反应，形成牢固的合金层，这一过程称为合金化。随后，焊接区域自然或通过辅助手段快速冷却，固化焊点，完成焊接过程。

 

该工艺的优势在于：

 

精确控制：激光的精确聚焦能力确保了热量的精确传输，适合高密度、微细焊点的焊接需求。

 

非接触加工：避免了传统焊接工具的物理接触，减少了对焊点及周边元件的机械应力损伤。

 

高效快速：激光加热速度快，焊接周期短，适合大规模自动化生产。

 

焊点质量高：形成的焊点均匀、强度高，焊后表面光洁，有助于提升产品整体的可靠性和美观度。

 

锡膏激光焊接的工艺流程图通常包括锡膏印刷、激光照射、冷却固化等关键步骤，直观展示从准备到完成的整个焊接流程，为实际操作提供清晰指导。

激光点锡膏焊接图示

锡膏激光焊锡技术，在增强零部件的连接强度与预镀锡处理上展现出独特优势，比如通过精确控制的激光能量熔化锡膏，以加固屏蔽盖边缘或确保磁头触点的牢固焊接。此技术尤其擅长于柔性电路板的焊接，例如塑料天线座的装配，其无复杂的电路布局使得锡膏焊接得以高效施展，成就平整光滑、连接可靠的焊点。

 

针对精密微型组件的焊接挑战，锡膏激光焊锡更凸显其精确控制与填充能力，优化了焊接质量，即便在空间极为受限的情况下亦能表现出色。

 

与传统焊接方式相比较，锡膏激光焊锡的几大显著优点包括：

 

精确定位与局部加热：能够精确控制加热区域，减小热影响范围，这对于高密度布线的PCB尤其重要，最小焊接间距可缩至0.12毫米，大大提升了在密集焊盘环境下的焊接效率。

 

增强通孔穿透力：激光能量的集中使通孔焊盘的焊接渗透性显著提高，确保深层焊接的完整性和可靠性。

 

然而，激光焊锡过程中，由于能量高度集中，锡膏加热若不均匀，可能会导致锡膏破裂甚至飞溅，存在短路风险。因此，采用高品质、专为激光焊接设计的防溅型锡膏显得尤为重要，以减少飞溅现象，保障焊接质量与安全。

 

锡膏激光焊接技术广泛应用于多个高科技领域的产品制造中，涵盖了光通讯模块的FPC连接、PCB与FPC的结合、插针组件、贴片元件固定、线缆与PCB的接合、乃至精密马达线圈的焊接等，体现了其在现代电子制造业中的广泛应用价值与适应性。

 

锡球激光焊接

 

锡球激光焊接原理是将锡球颗粒通过送球机构送到喷嘴处，然后激光照射，熔化锡球，通过氮气将液态的锡喷射在产品表面。其工艺流程图。

激光喷锡球焊接图示

锡球激光焊接是一种精密高效的焊接技术，采用预置的纯锡小颗粒(锡球)作为焊接材料。这些锡球在受到激光精准加热后均匀熔化，过程中几乎不产生飞溅，熔融后迅速冷却固化，形成饱满平滑的焊点，无需额外的清洁或表面处理步骤，极大简化了工艺流程，保证了焊接区的整洁度和焊点的美观性。

 

相较于传统焊接方法，锡球激光焊接展现出众多显著优势：

 

卓越效率与清洁性：无需使用助焊剂，焊接过程更为环保清洁，同时，凭借激光的高效能量转换，焊接速度快，整体效率显著提升。

 

一致的焊接质量：激光的精确控制确保了每个焊点的加热均匀，从而获得外观一致、稳定性极高的焊接效果，非常适合高精度、高密度的焊接需求。

 

极小热影响：激光聚焦的精确性将热影响区域限制在最小，有效保护了周边敏感元件和材料结构，降低了热变形和损伤的风险。

 

锡球激光焊接技术因其上述优势，广泛应用于各类高技术含量的产品制造中，包括但不限于：

 

精密电子组件连接：如摄像头模组内部的细微焊盘连接，确保图像传感器等关键部件的稳定安装。

 

柔性电路板焊接：在FPC与FPC或FPC与PCB之间的高密度连接中，提供可靠而美观的焊接解决方案。

 

半导体封装：如晶圆级芯片封装、球栅阵列(BGA)等高端集成电路的焊接，满足了高性能电子产品对焊接可靠性的严苛要求。

 

综上，锡球激光焊接凭借其高效、清洁、稳定且热影响小的特点，成为诸多精密电子制造领域不可或缺的先进焊接手段。

 

振镜激光焊接

 

振镜扫描式焊接原理是将锡膏事先点在或涂抹在焊盘上，再通过激光来回扫描，加热锡膏和产品焊盘，使其达到焊接的温度，从而达到焊接的目的，是点锡膏焊接的补充。其工艺原理。

激光振镜扫描焊接图示

振镜扫描式焊接能够实现在不同形状规则的焊盘区域进行匹配焊接，可点焊也可面焊。常见焊接产品有FPC与PCB&FPC、插针件、贴片元器件、线材与线&PCB、马达线圈等。

 

松盛光电一体化恒温振镜同轴视觉扫描焊接加工系统

松盛光电振镜恒温视觉同轴加工系统专为满足高精度定位要求的振镜扫描加工而设计，CCD观测的图像与激光光束焦点完全同轴，与F-日镜头及黑明光源配套可实现“所见即所得”的激光加工。校正后的激光加工绝对位置精度可达到0.02mm以下，与软件配合使用几乎可以克服振镜温漂带来的加工位置误差。

扫描物镜采用远心设计，消除了一般扫描物镜带来的居多问题，使标刻范围内均匀统一。一体化的设计使得系统稳定可靠，采用内同轴的CCD光学系统，使得成像质量更好，与传统模式相比软件更容易识别。专为精密焊接准备，通过待加工件上的标记点，可以控制十字工作台运动到指定位置，避免工件的误差带来的焊接问题。同时视觉定位系统也可作为监视装置，CCD成像可实时观察工作情况。

带温度反馈的直接半导体激光焊接系统：温度反馈的功能可对焊接进行温度控制，可以对直径1mm的微小区域进行温度控制，温度精度为±2℃，通过对温度的精确控制，可以充分把握焊接效果和避免焊接工件受损。

 

一体化设计使得系统稳定可靠，包含振镜，红外同轴测温、CCD同轴成像系统，激光同轴传输系统以及扫描物镜系列等。

 

微电子应用与激光锡焊

 

微电子技术是随着集成电路，尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。其发展的理论基础是19世纪末到20世纪30年代期间建立起来的现代物理学。从本质上来看，微电子技术的核心在于集成电路，它是在各类半导体器件不断发展过程中所形成的。在信息化时代下，微电子技术对人类生产、生活都带来了极大的影响。

 

生活应用

 

随着信息化时代的到来，在信息知识爆炸的年代，微电子技术下的产品影响着我们生活的方方面面(图10)，如我们最为常用的通信工具—手机，上下班坐公交车使用的IC卡，洗衣服用的全自动洗衣机，做饭用的电饭煲，烧水用的电水壶，茶余饭后的欣赏电视节目。这些和我们生活息息相关的电子产品都采用了微电子技术处理而完成其功能性的发挥，给我们的生活带来了便捷，带来了高品质的享受。

 

工业制造应用

 

为了能够快速地适应新时代工业产业发展的趋势，目前许多的工业制造企业都积极地引进微电子技术支持下的设备来提高企业的生产效率和产品的精准度，以此提高市场竞争优势。比如，在汽车制造行业，通过微电子的融入研发了电子引擎监控系统，有效地解决了引擎不容易控制的问题;将微电子技术融入汽车的监控系统中，一旦汽车遭遇被盗情况，电子防盗系统会立即发出警报。

 

军工产业应用

 

微电子技术不仅在生活、工业等产业中得以广泛应用，而且在军工产业中也扮演着重要的角色。众所周知，在信息化时代，现代军事力量的强大与否主要体现在军事装备信息化程度的高低。如果一个国家军事装备中融入的现代微电子信息技术较多，就会在战争中取得先机。例如，依靠微电子技术通过远程计算机控制的无人战斗机，就是很好应用微电子技术的例子。

 

此外，侦察机上的数字地图装置能够为野外训练的士兵提供准确的天气、情报、敌军位置以及周边地形等准确信息数据。通过无线计算机网路技术将搜集到的信息数据传输到指挥中心，为军事方案的制定提供了重要的支持[2]。

 

时下，电子行业是国家战略性发展产业，消费电子行业存量市场空间依然非常大。一方面，个人电脑、平板电脑、智能手机都已经开始进入红海的竞争格局，随之而来的将是各自产品在技术创新上的突破，从而带来新的技术应用和工艺变革。另外，随着技术进一步的创新，在消费电子领域也涌现出一批新产品，如智能手表、智能手环为代表的可穿戴设备、AR/VR、消费无人机等，这些新兴的消费电子产品发展迅猛。

 

随着电子产品越来越微型化及单件元器件引脚数目不断增加，集成电路QFP元件的引脚间距也不断缩小，并朝着更精密的方向发展。作为弥补传统焊接方式不足的新型焊接工艺，非接触式激光锡焊技术以其高精度、高效率和高可靠性等优点正逐步替代传统烙铁焊，已成为不可逆转的趋势。

激光锡焊应用于不同行业图示

可以预见，未来电子产品将面临如下变革：

 

1)客户产品越来越小型化、智能化、复杂化、个性化;

 

2)接触式的电烙铁焊接工艺焊点粗大、一致性差;

 

3)标准化设备难以适应多样性、柔性化的生产环境。

 

当下，市场正朝着纵向数量的增长和横向应用领域的扩展，随之而来的是市场对电子元器件需求的增长，锡焊是其生产工艺中必不可少的环节，因此，包括上游产业链也相继寻找激光锡焊工艺解决方案。