在科技飛速發展的今天,電子、電氣、數碼類產品已深度融入人們的生活,從日常使用的智能手機、電腦,到復雜的工業控制設備,每一個電子產品的誕生都離不開精密的制造工藝,而錫焊工藝更是其中不可或缺的一環。無論是 PCB 板主件,還是微小的晶振元件,絕大多數焊接都需在 300℃以下完成,以確保元器件的性能不受損害。隨著電子工業向芯片級封裝(IC 封裝)和板卡級組裝的不斷發展,錫基合金填充金屬焊接的應用愈發廣泛。在這樣的行業背景下,激光錫焊以其獨特的技術優勢,逐漸成為電子電路焊接領域的焦點。
一、激光錫焊的基本原理與核心優勢
激光錫焊,是一種以激光作為熱源,通過熔融錫料使焊件緊密貼合的釬焊方法。其工作原理是利用高能量密度的激光束瞬間照射焊接部位,將激光能量迅速轉化為熱能,使錫料快速熔化,實現焊件的連接。與傳統錫焊工藝,如波峰焊、回流焊和手工烙鐵焊相比,激光錫焊具有顯著的優勢。
從加熱特性來看,激光錫焊加熱速度極快,熱輸入量小,熱影響區域也被控制在極小的范圍內。傳統波峰焊是利用熔融的釬料循環流動的波峰面,與插裝有元器件的 PCB 焊接面相接觸完成焊接,在這個過程中,整個 PCB 板都會受到熱量影響;回流焊則是將釬料膏或焊片事先放置在 PCB 焊盤之間,加熱后實現連接,同樣存在大面積熱傳導的問題。而激光錫焊的非接觸式加熱方式,能夠精準地對焊接點進行局部加熱,避免了對周邊元器件的熱損傷,這對于那些對溫度敏感的電子元件,如半導體芯片、傳感器等的焊接尤為重要。
在焊接精度方面,激光束可以聚焦到極小的光斑,能夠實現焊接位置的精確控制。大研智造的激光錫球焊標準機,定位精度高達 0.15mm,最小焊盤尺寸可達 0.15mm,焊盤間距僅為 0.25mm,這種高精度的焊接能力,能夠滿足現代電子電路中日益精細化的焊接需求,有效減少虛焊、橋連等焊接缺陷。
此外,激光錫焊過程易于實現自動化,通過與自動化工作臺、視覺識別系統等配合,能夠實現焊接過程的全自動化操作,提高生產效率和產品一致性。同時,該工藝還可精確控制釬料的使用量,焊點質量穩定,并且大幅減少了釬焊過程中揮發物對操作人員的影響,更加符合環保和職業健康的要求。
二、激光錫焊的主要應用形式
2.1 錫絲填充激光錫焊
送絲激光焊是激光錫焊的重要形式之一,它通過送絲機構與自動化工作臺的配套使用,采用模塊化控制方式,實現自動送錫絲及出光焊接。其結構緊湊,具備一次性作業的特點,只需一次性裝夾物料,便能自動完成焊接流程,廣泛適用于 PCB 電路板、光學元器件、聲學元器件、半導體制冷元器件及其他各類電子元器件的錫焊。在實際應用中,如在 PCB 電路板上焊接小型電阻、電容等元件時,送絲激光焊能夠快速、精準地完成焊接任務,焊點飽滿,與焊盤的潤濕性良好,保證了電路連接的可靠性。
2.2 錫膏填充激光錫焊
錫膏激光焊在電子電路焊接中也有著獨特的應用場景。一方面,它常用于零配件的加固或者預上錫工作,例如對電子設備中屏蔽罩的邊角進行高溫熔融加固,以及為磁頭觸點進行上錫處理等;另一方面,在電路導通焊接方面,尤其是對于柔性電路板(FPC)的焊接效果十分出色。以塑料天線座的焊接為例,由于其不存在復雜電路,采用錫膏激光焊往往能達到理想的焊接效果。對于精密微小型工件,錫膏填充焊的優勢更為明顯。通過精密點膠設備,可以精確控制微小的點錫量,且錫膏受熱均勻性較好,當量直徑相對較小,不容易發生飛濺,從而實現良好的焊接效果。不過,由于激光能量高度集中,若錫膏質量不佳,容易出現受熱不均導致爆裂飛濺的情況,濺落的錫珠可能造成短路,因此在使用時需采用防飛濺錫膏,以確保焊接質量。
2.3 錫球填充激光錫焊
激光錫球焊是將錫球放置在錫球嘴中,通過激光加熱使其熔化后墜落到焊盤上,并與焊盤充分潤濕完成焊接。錫球作為無分散的純錫小顆粒,在激光加熱熔融后不會產生飛濺現象,凝固后的焊點飽滿圓滑,而且無需對焊盤進行后續清洗或表面處理等附加工序,大大簡化了工藝流程。這種焊接方法在焊接細小焊盤及漆包線時,能夠展現出優異的性能,例如在光模塊、精密傳感器等產品中,對于那些尺寸微小、間距狹窄的焊盤和纖細的漆包線連接,激光錫球焊能夠實現高質量的焊接,保證信號傳輸的穩定性和可靠性。大研智造的激光錫球焊標準機,在這方面表現卓越,其自主研發的噴錫球機構配合全自產激光發生器,可針對不同直徑的錫球采用相應參數,目前最小可噴射錫球直徑為 0.15mm,焊接頭采用高精密壓差傳感器及高速交流伺服電機,確保送球快速精準,為激光錫球焊的應用提供了強大的設備支持。
三、激光錫焊在電子電路焊接中的應用領域
3.1 3C 電子領域
在 3C 電子行業,激光錫焊的應用極為廣泛。從智能手機、平板電腦到筆記本電腦等產品,內部眾多精密元器件的焊接都依賴于激光錫焊技術。例如,在手機主板的焊接中,像攝像頭模組、音圈馬達(VCM)模組、觸點支架、磁頭等精密微小元件,對焊接精度和可靠性要求極高。激光錫焊的精確性和非接觸特性,使其成為這些元件焊接的理想選擇。此外,手機中的 LOGO 焊接、Home 鍵焊接、馬達焊接、天線焊接、聽筒焊接、充電插口焊接等工序,都能通過激光錫焊實現高效、高質量的生產,有效提升產品的性能和良品率。
3.2 光通信領域
在光通信領域,光模塊作為實現光信號與電信號轉換的核心器件,其內部 ROSA(光接收組件)和 TOSA(光發射組件)的焊接質量至關重要。ROSA 器件中的光電探測器需要將光學信號轉換成電子信號,內部結構精密,對焊接工藝要求苛刻。激光錫焊能夠憑借其高精度、低熱影響的特點,實現 ROSA 器件軟帶與電路板之間的可靠連接,避免因焊接熱影響導致光電探測器性能下降。同時,在光模塊的其他部件焊接中,如光纖與電路板的連接、各類芯片的封裝焊接等,激光錫焊也發揮著關鍵作用,保障了光模塊在高速、長距離光通信中的穩定運行。
3.3 汽車電子領域
隨著汽車智能化、電動化的發展,汽車電子系統變得越來越復雜,對電子元器件的可靠性和穩定性提出了更高要求。激光錫焊在汽車電子電路焊接中得到了廣泛應用,如汽車發動機控制系統、車載娛樂系統、自動駕駛輔助系統等電路板上的元器件焊接。在這些應用場景中,激光錫焊能夠滿足汽車電子對耐高溫、抗振動、高可靠性的要求,確保汽車在各種復雜環境下電子系統的正常工作。例如,汽車傳感器的焊接,需要保證在高溫、震動等惡劣條件下信號傳輸的準確性,激光錫焊的低熱影響和牢固焊點能夠有效滿足這一需求。
3.4 其他領域
除了上述領域,激光錫焊還在軍工電子、航空航天、精密醫療設備等行業有著重要應用。在軍工電子中,用于制造各類精密電子儀器和武器裝備的電子電路;在航空航天領域,應用于衛星、飛機等飛行器的電子控制系統和通信系統的焊接;在精密醫療設備方面,如心臟起搏器、體外診斷設備等內部電子元件的焊接,都離不開激光錫焊技術。這些領域對焊接質量和可靠性的要求近乎苛刻,而激光錫焊的高精度、高穩定性和可靠性,使其成為這些高端制造領域的首選焊接工藝。
四、激光錫焊技術面臨的應用難點
盡管激光錫焊具有諸多優勢,但在實際應用中也面臨著一些技術難點。對于精密細微的錫焊任務,工件的定位裝夾難度較大,這給焊樣制作和量產帶來了挑戰。由于焊接對象尺寸微小,如何確保其在焊接過程中的精準定位,避免因位置偏差導致焊接不良,是需要解決的關鍵問題。
激光焊接過程中缺乏有效的控溫保護措施,其高能量密度容易導致工件損傷。在 PCB 板錫焊時,如果基板及金屬嵌層結構不佳,極容易出現燒板現象,導致樣品不良率升高,進而增加生產成本,這使得許多客戶難以接受。
激光能量的高度集中還容易造成錫膏飛濺,在 PCB 板錫焊過程中,飛濺的錫珠可能引發短路問題,導致產品報廢,嚴重影響生產效率和產品質量。
對于軟線材類焊接對象,裝夾定位的一致性難以保證,這會導致焊樣的飽滿度及外觀存在較大差異,影響產品的整體品質和穩定性。
在精密錫焊中,常常需要進行送絲填充錫料操作,但對于 0.4mm 線徑以下的錫絲,實現自動送絲較為困難,限制了激光錫焊在一些對細錫絲焊接有需求場景中的應用。
五、激光錫焊的市場需求與發展前景
目前,激光錫焊在國內外均取得了一定程度的發展,但總體而言,尚未實現大規模的跨越和應用拓展。然而,隨著市場需求的不斷變化,激光錫焊的發展前景十分廣闊。從市場需求來看,不僅在數量上呈現縱向增長趨勢,其橫向的應用領域也在持續擴展。以電子數碼類產品相關零部件的錫焊工藝需求為主導,涵蓋了汽車電子、光學元器件、聲學元器件、半導體制冷器件、安防產品、LED 照明、精密接插件、磁盤存儲元件等眾多行業。
在客戶群體方面,以蘋果公司為代表的高端電子產品制造商,其龐大的市場占有量和全球大規模采購,帶動了一大批供應商企業的業務增長。這些企業在生產電子元器件過程中,錫焊是必不可少的工藝環節,為滿足蘋果公司對產品質量和工藝的嚴格要求,紛紛尋求更先進的焊接技術,激光錫焊作為一種高精度、高質量的焊接工藝,成為了他們關注的焦點。例如,在存儲元器件行業,磁頭作為一種精密且工藝要求極高的存儲零部件,其數據排線一般為柔性 PCB,貼敷在鋼構體上,一端陣列排布的微細點需預先上錫,傳統手工焊接方式不僅對操作人員水平要求高,而且無法量化工藝標準,生產不確定性大。因此,亟需激光錫焊這樣的新工藝來突破技術壁壘,實現生產的標準化和高效化。
從行業發展趨勢來看,隨著中國市場勞動力成本的上升以及技能型人才的稀缺,傳統錫焊領域對人工的需求逐漸向機械化作業轉變。激光錫焊能夠量化工藝參數,提升產品良品率,降低生產成本,保證生產作業的標準化,符合制造業自動化、智能化的發展方向。從目前客戶對激光錫焊焊樣的反饋情況來看,激光錫焊的普及已成為大勢所趨。在未來很長一段時間內,激光錫焊有望迎來爆發式增長,形成龐大的市場體量,成為電子電路焊接領域的主流工藝。
大研智造作為行業內的領先企業,憑借在激光錫焊技術領域的深厚積累和創新能力,為市場提供了高性能的激光錫球焊機。該設備集成了先進的激光系統、精確的供球系統、高效的圖像識別及檢測系統等多個精密子系統,具備焊接速度快、品質穩定、熱應力低、無需清洗等特點,最小焊盤尺寸達 0.15mm,定位精度高達 0.15mm,能夠滿足不同客戶在電子電路焊接中的多樣化需求。同時,大研智造擁有專業的研發團隊和生產基地,可根據客戶需求提供定制化生產服務,從設備選型、工藝設計到售后維護,為客戶提供全方位的支持,助力企業在激光錫焊應用中實現高效生產和技術升級,共同推動電子制造業向更高層次發展。
審核編輯 黃宇
-
焊接
+關注
關注
38文章
3416瀏覽量
61361 -
電子電路
+關注
關注
78文章
1245瀏覽量
67916
發布評論請先 登錄
評論