一文帶你了解什么是激光錫焊

什么是激光錫焊

激光錫焊是一種先進的焊接技術，它通過激光作為熱源，精確控制并快速加熱低熔點焊料，使之熔化后流入并填充待焊接金屬部件間的微小間隙，形成牢固的焊接接頭。與傳統(tǒng)的電烙鐵焊接技術相區(qū)別，激光錫焊采用非接觸式加工方式，利用激光的高強度能量集中作用于很小的區(qū)域，實現(xiàn)高效、精準的焊接效果。

奧萊光電激光錫焊的主要特點包括：

高精度與無接觸性：激光能夠聚焦到極微小的點上，適合精密電子器件的焊接，避免了物理接觸可能引起的損傷或污染。

快速加熱與冷卻：激光加熱速度快，焊點周圍的熱影響區(qū)域小，有助于保護敏感元件，同時加速生產流程。

恒溫焊接高良率：獨創(chuàng)PID在線溫度調節(jié)反饋系統(tǒng)，能有效的控制恒溫焊錫，確保焊錫良品率與精密度。

優(yōu)異的一致性與重復性：便于自動化控制，保證每次焊接的質量穩(wěn)定，適合大規(guī)模工業(yè)化生產。

廣泛適用性：適合多種材料和復雜結構的焊接，尤其適用于高熔點材料或需要深度焊接的場合。

與電烙鐵焊接的對比：

激光錫焊的優(yōu)勢：

更高的焊接精度和速度，適合精密零件。

減少熱損傷風險，保護周邊元件。

自動化程度高，適合大批量生產，提高生產效率和焊接質量一致性。

電烙鐵焊接的優(yōu)勢：

成本較低，設備簡單，易于操作和維護。

適合小規(guī)模生產、維修或DIY項目，靈活性高。

技術門檻低，無需復雜培訓即可上手。

各自的局限性：

激光錫焊初期投資較大，對操作和維護要求較高。

電烙鐵焊接效率較低，焊接質量受操作者技能影響，不適合高精度需求。

綜上，激光錫焊以其獨特的優(yōu)勢，在追求高精度、高效率和自動化生產的領域展現(xiàn)出顯著的應用價值，而電烙鐵焊接則在成本敏感、小規(guī)模作業(yè)或需要手工靈活性的場景下依然具有實用性。

激光錫焊的核心在于精密調控激光功率及其在焊點上的能量分布。理想的能量分配需確保錫料與母材同時達到最適合焊接的溫度區(qū)間，以實現(xiàn)優(yōu)質焊點的形成。具體而言：

避免錫料過熱：若激光主要能量集中于錫料，雖可快速熔化錫料，但可能導致“瞬時高溫”，使得錫料過快熔融而母材溫度滯后，造成錫料無法充分潤濕母材表面。這種情況下，焊料可能形成球狀或無法充分填充間隙，導致焊點形態(tài)不良，強度和可靠性降低。

平衡母材與錫料加熱：將激光能量適中地分配至母材，可以促進母材表面溫度的均勻上升，與錫料熔化速率相匹配。這樣既能保證錫料保持良好的流動性和活性，又能使母材表面清潔并充分激活，有利于錫料與母材之間的冶金結合，形成堅固、無空洞且形態(tài)飽滿的焊點。

精確控制激光功率：關鍵在于根據材料特性、焊點尺寸及所需焊接深度，精確調節(jié)激光功率及其脈沖寬度、頻率等參數，以實現(xiàn)對焊接區(qū)域的精準加熱，既保證熱量的有效傳輸，又控制熱影響區(qū)最小化，從而達到理想的焊接效果。

總之，激光錫焊的成功實施依賴于對激光功率及其能量分布的精細調控，確保錫料與母材之間的熱平衡，以獲得高質量的焊接接頭，避免因加熱不均引發(fā)的各種焊接缺陷。

激光錫焊的種類有哪些

目前激光錫焊主要分為4種，分別為錫絲激光焊接、錫膏激光焊接、錫球激光焊接以及振鏡激光焊接。

錫絲激光焊接

錫絲激光焊接技術是一種精密的焊接方法，其運作機理如下：首先，精確控制的激光束聚焦于待焊接的金屬焊盤上，溫和而高效地加熱直至焊盤達到理想的預熱溫度。這一過程確保了熱量分布均勻，為后續(xù)焊接創(chuàng)造最佳條件。隨后，將錫絲精確送至已被預熱的焊盤表面，激光隨即調整至適宜功率，瞬間熔化接觸焊盤的錫絲部分。熔融的錫在表面張力和毛細作用的共同驅動下，順暢地浸潤并填充焊盤與元件引腳或連接部位之間的微小間隙，形成牢固而光滑的焊接接頭。此過程不僅極大地提高了焊接質量和可靠性，還通過精確的能量管理，有效減少了熱影響區(qū)域，保護了周圍敏感元件，是現(xiàn)代精密電子組裝和高密度封裝應用中的優(yōu)選方案。

送絲激光焊錫作為激光錫焊技術的一種主流應用形式，集成了高自動化與精密控制的優(yōu)勢。它通過智能化的送絲機構與自動工作平臺的默契配合，采用模塊化控制系統(tǒng)，確保了焊錫絲的精準輸送與激光能量的精確釋放，整個過程一體化操作，不僅提升了作業(yè)效率，還保證了焊接結果的一致性和高質量。

該技術的一大革新在于其“一氣呵成”的作業(yè)模式，無需多次裝夾或調整，自始至終保持材料的穩(wěn)固定位，直至焊接任務自動完成。這種設計大大擴展了其在多領域的應用范圍，從精密電子器件到復雜結構組件，皆能應對自如。

與傳統(tǒng)焊接技術相比較，送絲激光焊錫尤為突出的幾個優(yōu)點包括：

無額外耗材損耗：簡化了焊接過程，無需焊劑或其他輔助材料，降低了成本。

高效滲透焊接：憑借激光的高能量密度，實現(xiàn)深度焊接，焊接強度高，無虛假焊縫。

零應力焊接：對焊接件施加的熱應力極小，保護了焊接結構的完整性。

焊點美觀耐用：形成的焊點飽滿光亮，邊緣平滑無毛刺，且無焊渣殘留，提升了成品的外觀品質和長期可靠性。

該技術廣泛應用于各類高新技術產品的制造中，諸如PCB電路板上的通孔插針焊接、精密線圈的連接、5G通訊天線組件的組裝等，充分展現(xiàn)了其在現(xiàn)代精密制造領域的獨特價值與適應性。

錫膏激光焊接

錫膏激光焊接是一種精密而高效的焊接工藝，其核心步驟如下：

預置錫膏：首先，將適量的錫膏精確地點涂于待焊接的焊盤上。錫膏含有合金粉末、助焊劑及其它添加劑，能在激光的作用下迅速熔化并流動，確保良好的潤濕性和焊接質量。

激光精準加熱：隨后，利用高能量密度的激光束精確照射在涂有錫膏的焊盤上。激光能量被錫膏及焊盤有效吸收，迅速而局部地加熱至焊料熔點以上，同時控制熱影響區(qū)域，減少對周邊敏感元件的熱損傷。

合金化與冷卻：隨著溫度的升高，錫膏中的合金粉末與焊盤表面材料發(fā)生冶金反應，形成牢固的合金層，這一過程稱為合金化。隨后，焊接區(qū)域自然或通過輔助手段快速冷卻，固化焊點，完成焊接過程。

該工藝的優(yōu)勢在于：

精確控制：激光的精確聚焦能力確保了熱量的精確傳輸，適合高密度、微細焊點的焊接需求。

非接觸加工：避免了傳統(tǒng)焊接工具的物理接觸，減少了對焊點及周邊元件的機械應力損傷。

高效快速：激光加熱速度快，焊接周期短，適合大規(guī)模自動化生產。

焊點質量高：形成的焊點均勻、強度高，焊后表面光潔，有助于提升產品整體的可靠性和美觀度。

錫膏激光焊接的工藝流程圖通常包括錫膏印刷、激光照射、冷卻固化等關鍵步驟，直觀展示從準備到完成的整個焊接流程，為實際操作提供清晰指導。

錫膏激光焊錫技術，在增強零部件的連接強度與預鍍錫處理上展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，比如通過精確控制的激光能量熔化錫膏，以加固屏蔽蓋邊緣或確保磁頭觸點的牢固焊接。此技術尤其擅長于柔性電路板的焊接，例如塑料天線座的裝配，其無復雜的電路布局使得錫膏焊接得以高效施展，成就平整光滑、連接可靠的焊點。

針對精密微型組件的焊接挑戰(zhàn)，錫膏激光焊錫更凸顯其精確控制與填充能力，優(yōu)化了焊接質量，即便在空間極為受限的情況下亦能表現(xiàn)出色。

與傳統(tǒng)焊接方式相比較，錫膏激光焊錫的幾大顯著優(yōu)點包括：

精確定位與局部加熱：能夠精確控制加熱區(qū)域，減小熱影響范圍，這對于高密度布線的PCB尤其重要，最小焊接間距可縮至0.12毫米，大大提升了在密集焊盤環(huán)境下的焊接效率。

增強通孔穿透力：激光能量的集中使通孔焊盤的焊接滲透性顯著提高，確保深層焊接的完整性和可靠性。

然而，激光焊錫過程中，由于能量高度集中，錫膏加熱若不均勻，可能會導致錫膏破裂甚至飛濺，存在短路風險。因此，采用高品質、專為激光焊接設計的防濺型錫膏顯得尤為重要，以減少飛濺現(xiàn)象，保障焊接質量與安全。

錫膏激光焊接技術廣泛應用于多個高科技領域的產品制造中，涵蓋了光通訊模塊的FPC連接、PCB與FPC的結合、插針組件、貼片元件固定、線纜與PCB的接合、乃至精密馬達線圈的焊接等，體現(xiàn)了其在現(xiàn)代電子制造業(yè)中的廣泛應用價值與適應性。

錫球激光焊接

錫球激光焊接原理是將錫球顆粒通過送球機構送到噴嘴處，然后激光照射，熔化錫球，通過氮氣將液態(tài)的錫噴射在產品表面。其工藝流程圖。

錫球激光焊接是一種精密高效的焊接技術，采用預置的純錫小顆粒(錫球)作為焊接材料。這些錫球在受到激光精準加熱后均勻熔化，過程中幾乎不產生飛濺，熔融后迅速冷卻固化，形成飽滿平滑的焊點，無需額外的清潔或表面處理步驟，極大簡化了工藝流程，保證了焊接區(qū)的整潔度和焊點的美觀性。

相較于傳統(tǒng)焊接方法，錫球激光焊接展現(xiàn)出眾多顯著優(yōu)勢：

卓越效率與清潔性：無需使用助焊劑，焊接過程更為環(huán)保清潔，同時，憑借激光的高效能量轉換，焊接速度快，整體效率顯著提升。

一致的焊接質量：激光的精確控制確保了每個焊點的加熱均勻，從而獲得外觀一致、穩(wěn)定性極高的焊接效果，非常適合高精度、高密度的焊接需求。

極小熱影響：激光聚焦的精確性將熱影響區(qū)域限制在最小，有效保護了周邊敏感元件和材料結構，降低了熱變形和損傷的風險。

錫球激光焊接技術因其上述優(yōu)勢，廣泛應用于各類高技術含量的產品制造中，包括但不限于：

精密電子組件連接：如攝像頭模組內部的細微焊盤連接，確保圖像傳感器等關鍵部件的穩(wěn)定安裝。

柔性電路板焊接：在FPC與FPC或FPC與PCB之間的高密度連接中，提供可靠而美觀的焊接解決方案。

半導體封裝：如晶圓級芯片封裝、球柵陣列(BGA)等高端集成電路的焊接，滿足了高性能電子產品對焊接可靠性的嚴苛要求。

綜上，錫球激光焊接憑借其高效、清潔、穩(wěn)定且熱影響小的特點，成為諸多精密電子制造領域不可或缺的先進焊接手段。

振鏡激光焊接

振鏡掃描式焊接原理是將錫膏事先點在或涂抹在焊盤上，再通過激光來回掃描，加熱錫膏和產品焊盤，使其達到焊接的溫度，從而達到焊接的目的，是點錫膏焊接的補充。其工藝原理。

振鏡掃描式焊接能夠實現(xiàn)在不同形狀規(guī)則的焊盤區(qū)域進行匹配焊接，可點焊也可面焊。常見焊接產品有FPC與PCB&FPC、插針件、貼片元器件、線材與線&PCB、馬達線圈等。

奧萊光電振鏡恒溫視覺同軸加工系統(tǒng)專為滿足高精度定位要求的振鏡掃描加工而設計，CCD觀測的圖像與激光光束焦點完全同軸，與F-日鏡頭及黑明光源配套可實現(xiàn)“所見即所得”的激光加工。校正后的激光加工絕對位置精度可達到0.02mm以下，與軟件配合使用幾乎可以克服振鏡溫漂帶來的加工位置誤差。

掃描物鏡采用遠心設計，消除了一般掃描物鏡帶來的居多問題，使標刻范圍內均勻統(tǒng)一。一體化的設計使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采用內同軸的CCD光學系統(tǒng)，使得成像質量更好，與傳統(tǒng)模式相比軟件更容易識別。專為精密焊接準備，通過待加工件上的標記點，可以控制十字工作臺運動到指定位置，避免工件的誤差帶來的焊接問題。同時視覺定位系統(tǒng)也可作為監(jiān)視裝置，CCD成像可實時觀察工作情況。

帶溫度反饋的直接半導體激光焊接系統(tǒng)：溫度反饋的功能可對焊接進行溫度控制，可以對直徑1mm的微小區(qū)域進行溫度控制，溫度精度為±2℃，通過對溫度的精確控制，可以充分把握焊接效果和避免焊接工件受損。

一體化設計使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，包含振鏡，紅外同軸測溫、CCD同軸成像系統(tǒng)，激光同軸傳輸系統(tǒng)以及掃描物鏡系列等。

微電子應用與激光錫焊

微電子技術是隨著集成電路，尤其是超大型規(guī)模集成電路而發(fā)展起來的一門新的技術。其發(fā)展的理論基礎是19世紀末到20世紀30年代期間建立起來的現(xiàn)代物理學。從本質上來看，微電子技術的核心在于集成電路，它是在各類半導體器件不斷發(fā)展過程中所形成的。在信息化時代下，微電子技術對人類生產、生活都帶來了極大的影響。

生活應用

隨著信息化時代的到來，在信息知識爆炸的年代，微電子技術下的產品影響著我們生活的方方面面(圖10)，如我們最為常用的通信工具—手機，上下班坐公交車使用的IC卡，洗衣服用的全自動洗衣機，做飯用的電飯煲，燒水用的電水壺，茶余飯后的欣賞電視節(jié)目。這些和我們生活息息相關的電子產品都采用了微電子技術處理而完成其功能性的發(fā)揮，給我們的生活帶來了便捷，帶來了高品質的享受。

工業(yè)制造應用

為了能夠快速地適應新時代工業(yè)產業(yè)發(fā)展的趨勢，目前許多的工業(yè)制造企業(yè)都積極地引進微電子技術支持下的設備來提高企業(yè)的生產效率和產品的精準度，以此提高市場競爭優(yōu)勢。比如，在汽車制造行業(yè)，通過微電子的融入研發(fā)了電子引擎監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了引擎不容易控制的問題;將微電子技術融入汽車的監(jiān)控系統(tǒng)中，一旦汽車遭遇被盜情況，電子防盜系統(tǒng)會立即發(fā)出警報。

軍工產業(yè)應用

微電子技術不僅在生活、工業(yè)等產業(yè)中得以廣泛應用，而且在軍工產業(yè)中也扮演著重要的角色。眾所周知，在信息化時代，現(xiàn)代軍事力量的強大與否主要體現(xiàn)在軍事裝備信息化程度的高低。如果一個國家軍事裝備中融入的現(xiàn)代微電子信息技術較多，就會在戰(zhàn)爭中取得先機。例如，依靠微電子技術通過遠程計算機控制的無人戰(zhàn)斗機，就是很好應用微電子技術的例子。

此外，偵察機上的數字地圖裝置能夠為野外訓練的士兵提供準確的天氣、情報、敵軍位置以及周邊地形等準確信息數據。通過無線計算機網路技術將搜集到的信息數據傳輸到指揮中心，為軍事方案的制定提供了重要的支持[2]。

時下，電子行業(yè)是國家戰(zhàn)略性發(fā)展產業(yè)，消費電子行業(yè)存量市場空間依然非常大。一方面，個人電腦、平板電腦、智能手機都已經開始進入紅海的競爭格局，隨之而來的將是各自產品在技術創(chuàng)新上的突破，從而帶來新的技術應用和工藝變革。另外，隨著技術進一步的創(chuàng)新，在消費電子領域也涌現(xiàn)出一批新產品，如智能手表、智能手環(huán)為代表的可穿戴設備、AR/VR、消費無人機等，這些新興的消費電子產品發(fā)展迅猛。

隨著電子產品越來越微型化及單件元器件引腳數目不斷增加，集成電路QFP元件的引腳間距也不斷縮小，并朝著更精密的方向發(fā)展。作為彌補傳統(tǒng)焊接方式不足的新型焊接工藝，非接觸式激光錫焊技術以其高精度、高效率和高可靠性等優(yōu)點正逐步替代傳統(tǒng)烙鐵焊，已成為不可逆轉的趨勢。

可以預見，未來電子產品將面臨如下變革：

1)客戶產品越來越小型化、智能化、復雜化、個性化;

2)接觸式的電烙鐵焊接工藝焊點粗大、一致性差;

3)標準化設備難以適應多樣性、柔性化的生產環(huán)境。

當下，市場正朝著縱向數量的增長和橫向應用領域的擴展，隨之而來的是市場對電子元器件需求的增長，錫焊是其生產工藝中必不可少的環(huán)節(jié)，因此，包括上游產業(yè)鏈也相繼尋找激光錫焊工藝解決方案。