激光錫焊是一種利用激光作為熱源的精密焊接技術(shù)，通過激光加熱焊錫材料，使其熔化并連接電子元件或材料的過程。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于需要高精度和高可靠性的領(lǐng)域，如微電子制造、汽車電子、航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)。

激光錫絲焊和激光錫膏焊工藝流程圖示

激光錫焊相比傳統(tǒng)焊接技術(shù)，具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

高精度：激光能夠聚焦到微米級(jí)別的焊接區(qū)域，適合處理微小和復(fù)雜的元件。

非接觸式焊接：激光焊接不需要與材料表面直接接觸，因此不會(huì)施加機(jī)械壓力，特別適合對(duì)溫度敏感或脆弱的元器件。

快速加熱與冷卻：激光焊接的熱輸入非常集中，能夠快速加熱并冷卻，從而減少對(duì)周圍元件的熱影響。

可控性強(qiáng)：焊接溫度和能量輸出可以通過閉環(huán)系統(tǒng)精確控制，確保焊接過程的穩(wěn)定性和一致性。

激光錫焊被廣泛應(yīng)用于電子器件組裝、半導(dǎo)體封裝、電路板焊接以及其他需要高精度焊接的場(chǎng)合。

激光錫焊與電烙鐵錫焊的區(qū)別

激光錫焊與電烙鐵錫焊的對(duì)比圖示

焊接方式的差異

烙鐵錫焊一般采用接觸式焊接，容易造成產(chǎn)品表面劃傷，焊接過程中烙鐵頭會(huì)給焊接工件帶來一定的壓力，導(dǎo)致焊點(diǎn)尖銳，存在傳導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)。相比之下，激光錫焊采用非接觸式激光焊接，可以更好地避免這些風(fēng)險(xiǎn)，既不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成機(jī)械損傷，也不會(huì)對(duì)焊接元器件施加壓力。

焊接適應(yīng)性的差異

在焊接一些表面復(fù)雜的工件時(shí)，烙鐵焊接由于烙鐵頭和送絲裝置占用很大空間，工件表面元器件極易對(duì)其產(chǎn)生干擾。而激光錫焊送絲裝置占用空間小，不易受干擾。另外激光錫焊鏡頭光斑大小尺寸可進(jìn)行調(diào)整，能適應(yīng)不同尺寸類型的焊點(diǎn)，滿足更多產(chǎn)品的需求，而傳統(tǒng)烙鐵錫焊設(shè)備則需要更換或重新設(shè)計(jì)烙鐵頭，因此激光錫焊的適應(yīng)性會(huì)更高。

焊接對(duì)元器件影響的差異

電烙鐵焊接一般采用傳導(dǎo)擴(kuò)散加熱，這對(duì)于一些本來就對(duì)熱敏感的元器件無疑會(huì)帶來不利影響，而在激光錫焊過程中，激光只對(duì)光斑照射到的部分進(jìn)行加熱，局部溫度上升很快，可以有效減少對(duì)焊點(diǎn)周圍器件的影響。

能耗材料的差異

從節(jié)省材料方面來說，在電烙鐵焊接過程中大多利用烙鐵頭來提供所需的能量，但隨著烙鐵頭的老化、磨損等使得溫度達(dá)不到焊接的要求，同時(shí)接觸式焊接方法造成烙鐵頭磨損嚴(yán)重，使得烙鐵頭需要頻繁清理、更換，增加了焊接成本。

從節(jié)能角度考慮，由于傳統(tǒng)電烙鐵焊接過程的加熱方式為傳導(dǎo)擴(kuò)散加熱，因此會(huì)造成更多無意義的熱量損失，增加電能的損耗。

焊接精度的差異

由于傳統(tǒng)電烙鐵焊接工藝的限制和控制方式的制約，導(dǎo)致送絲和焊接精度受到限制;激光焊接技術(shù)具有快速加熱、快速冷卻的特點(diǎn)，可以使焊接時(shí)產(chǎn)生的金屬化合物更加均勻、細(xì)小，焊點(diǎn)的力學(xué)性能更好。局部加熱更有利于元器件密集、焊點(diǎn)密集的電路板上受熱元器件及熱敏性元器件的焊接，并可減少焊接后焊點(diǎn)間的橋接。

安全可控的差異

非接觸式激光焊接方式減少了松香和助焊劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)，減少了有害煙霧和廢棄物的產(chǎn)生，能夠?qū)崟r(shí)精確控制焊點(diǎn)溫度，防止溫度過高導(dǎo)致的產(chǎn)品不良，并且大大降低了焊接工藝的調(diào)試難度，減少了對(duì)操作人員的傷害。

為什么選擇半導(dǎo)體激光器作為激光錫焊系統(tǒng)的光源

松盛光電3U/BOX 976/980nm恒溫半導(dǎo)體激光器圖示

隨著IC芯片設(shè)計(jì)水平和封裝技術(shù)的提高，SMT向著高穩(wěn)定性、高集成度的小型化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的烙鐵焊接已不能滿足其生產(chǎn)技術(shù)要求。單個(gè)元器件的引腳數(shù)不斷增加，集成電路QFP元件的引腳間距也在不斷縮小，并向著更精密的方向發(fā)展。非接觸式激光錫焊工藝作為彌補(bǔ)傳統(tǒng)焊接方法不足的新型焊接工藝，正以其高精度、高效率、高可靠性等優(yōu)勢(shì)逐漸取代傳統(tǒng)烙鐵焊接，已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

激光錫焊工藝所用的激光光源主要是半導(dǎo)體光源，近紅外或藍(lán)光波段可選，熱效應(yīng)好，其光束的均勻性激光能量的連續(xù)性對(duì)焊盤的均勻加熱、快速加熱有顯著的影響，焊接效率高。

半導(dǎo)體激光器的工作原理是通過激勵(lì)方式，利用半導(dǎo)體材料中的電子在能帶之間躍遷來發(fā)光。利用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行的鏡面，作為反射鏡，形成諧振腔，使光在其中振蕩、反饋和放大，從而產(chǎn)生并輸出激光。

半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu)屬于半導(dǎo)體的PN結(jié)，但激光二極管具有“雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)”，其中使用不同帶隙的半導(dǎo)體材料層從兩側(cè)夾住發(fā)光層(有源層)。此外，在激光二極管中，晶體的解理面被用作反射鏡(諧振器)。使用的材料包括鎵(Ga)、砷(As)、銦(In)和磷(P)。在多量子阱結(jié)構(gòu)中，還使用了鋁(Al)和其他元素。

激光二極管的優(yōu)點(diǎn)包括高效率、體積小、重量輕和價(jià)格低。特別是多量子阱結(jié)構(gòu)的效率為20-40%，高能量效率是其最大的特點(diǎn)。此外，其連續(xù)輸出波長(zhǎng)范圍覆蓋從紅外到可見光，光脈沖輸出可以達(dá)到50W(100ns脈寬)，使其成為激光錫焊應(yīng)用中的理想選擇。

溫度閉環(huán)控制在激光錫焊系統(tǒng)中的作用

松盛光電溫度閉環(huán)反饋系統(tǒng)圖示

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋

溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)通過高速紅外傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊點(diǎn)的溫度，將溫度數(shù)據(jù)傳輸至激光控制器，實(shí)現(xiàn)焊接過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

精確控制溫度

通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，激光控制器可以精確調(diào)節(jié)激光的輸出能量，確保焊點(diǎn)溫度保持在設(shè)定范圍內(nèi)，從而提高焊接質(zhì)量和一致性。

防止過熱損壞

如果溫度上升過快，閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠迅速做出反應(yīng)，降低激光能量或切斷激光輸出，防止器件引線或焊接部位因過熱而損壞。

提高焊接質(zhì)量

通過精確控制溫度和激光能量，閉環(huán)控制系統(tǒng)能有效減少焊接缺陷，如灼傷、虛焊、冷焊等，確保焊接強(qiáng)度和可靠性。

自動(dòng)化和智能化

溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)合CCD圖像監(jiān)視器，可自動(dòng)記錄和分析焊接過程中的數(shù)據(jù)，為質(zhì)量監(jiān)控和生產(chǎn)優(yōu)化提供可靠的依據(jù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

靈活性和可調(diào)性

閉環(huán)控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的焊接任務(wù)和材料需求，靈活調(diào)整激光能量和工藝參數(shù)，適應(yīng)各種復(fù)雜的焊接場(chǎng)景。

松盛光電激光錫焊系統(tǒng)由多軸伺服模組，實(shí)時(shí)溫度反饋系統(tǒng)，CCD同軸定位系統(tǒng)以及半導(dǎo)體激光器所構(gòu)成;松盛光電通過多年焊接工藝摸索，自主開發(fā)的智能型軟釬焊軟件，支持導(dǎo)入多種格式文件。獨(dú)創(chuàng)PID在線溫度調(diào)節(jié)反饋系統(tǒng)，能有效的控制恒溫焊接，確保焊接良品率與精密度。本產(chǎn)品適用面廣，可應(yīng)用于在線生產(chǎn)，也可獨(dú)立式加工。擁有以下特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1.采用非接觸式焊接，無機(jī)械應(yīng)力損傷，熱效應(yīng)影響較小。

2.多軸智能工作平臺(tái)(可選配)，可應(yīng)接各種復(fù)雜精密焊接工藝。

3.同軸CCD攝像定位及加工監(jiān)視系統(tǒng)，可清晰呈現(xiàn)焊點(diǎn)并及時(shí)校正對(duì)位，保證加工精度和自動(dòng)化生產(chǎn)。

4.獨(dú)創(chuàng)的溫度反饋系統(tǒng)，可直接控制焊點(diǎn)的溫度，并能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)焊接溫度曲線，保證焊接的良率。

5.激光，CCD，測(cè)溫，指示光四點(diǎn)同軸,完美的解決了行業(yè)內(nèi)多光路重合難題并避免復(fù)雜調(diào)試。

6.保證優(yōu)良率99%的情況下，焊接的焊點(diǎn)直徑最小達(dá)0.2mm，單個(gè)焊點(diǎn)的焊接時(shí)間更短。

7.X軸、Y軸、Z軸適應(yīng)更多器件的焊接，應(yīng)用更廣泛。