在精密電子焊接領(lǐng)域中，激光焊錫技術(shù)的應(yīng)用2023-12-05
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子、電氣和數(shù)碼產(chǎn)品越來越成熟，在世界范圍內(nèi)越來越受歡迎。該領(lǐng)域涵蓋的產(chǎn)品中包含的任何部件都可能涉及錫焊工藝，從PCB板的主要部件到晶振元件，大部分焊接都需要在300℃以下完成。目前，錫基合金填充金屬用于電子行業(yè)的芯片級(jí)封裝(IC封裝)和板卡級(jí)組裝，以完成設(shè)備的封裝和卡片組裝。例如，在倒片芯片過程中，錫膏直接將芯片連接到基板上；在電子組裝制造中，使用錫膏將元件焊接到電路板上。
錫焊工藝包括峰值焊和回流焊。峰值焊是利用熔融錫循環(huán)流動(dòng)的峰值表面，與裝有元件的PCB焊接表面接觸，完成焊接過程；回流焊是將錫膏或預(yù)成型焊片提前放置在PCB焊盤之間，加熱后通過錫膏或焊片的熔化將元件與PCB連接起來。
激光焊接是一種以激光為熱源，熔融錫使焊件緊密貼合的焊接方法。與傳統(tǒng)的焊接工藝相比，該方法加熱速度快，熱輸入量和熱影響小；焊接位置可以精確控制；焊接過程自動(dòng)化；焊接量可以精確控制，焊點(diǎn)一致性好；焊接過程中揮發(fā)物對(duì)操作人員的影響可以大大降低；非接觸式加熱；適用于焊接復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件。
激光錫焊以激光熱源為主體，通過焊料填充、熔融、固化，達(dá)到連接、導(dǎo)通、加固的工藝效果。根據(jù)錫材料的狀態(tài)，可以概括為錫絲填充、錫膏填充、錫球填充三種主要形式。
激光錫絲在激光錫焊中的應(yīng)用：
送絲激光焊接是激光焊接的主要形式。送絲機(jī)構(gòu)配合自動(dòng)工作臺(tái)使用，通過模塊化控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送絲焊接和出光焊接。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、一次性操作的特點(diǎn)。與其他幾種焊接方法相比，它明顯的優(yōu)點(diǎn)是一次性夾緊材料，自動(dòng)完成焊接，適用性廣。
PCB電路板、光學(xué)元件、聲學(xué)元件、半導(dǎo)體制冷元件及其它電子元件錫焊是主要應(yīng)用領(lǐng)域。
激光錫膏在激光錫焊中的應(yīng)用：
錫膏激光焊一般用于零部件加固或預(yù)上錫。例如，屏蔽蓋的角度通過錫膏在高溫下熔化加固，磁頭觸點(diǎn)的上錫熔化；也適用于電路導(dǎo)通焊接，對(duì)于塑料天線座等柔性電路板的焊接效果非常好。因?yàn)闆]有復(fù)雜的電路，所以通過錫膏焊接往往會(huì)達(dá)到很好的效果。對(duì)精密小型工件而言，錫膏填充焊可以充分體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。由于錫膏的加熱均勻性好，當(dāng)量直徑相對(duì)較小時(shí)，微小的錫量可以通過精密點(diǎn)膠設(shè)備精確控制，錫膏不易飛濺，從而達(dá)到良好的焊接效果。由于激光能量高度集中，錫膏受熱不均容易爆裂飛濺，濺出的錫珠容易造成短路(如圖2所示（a）），所以對(duì)錫膏的質(zhì)量要求很高，可以用防濺錫膏來避免飛濺(如圖2所示（b））。當(dāng)前激光錫膏焊接的應(yīng)用范圍已十分廣泛，已成功應(yīng)用于攝像機(jī)模塊、VCM音圈電機(jī)、CCM、FPC、精密電子焊接領(lǐng)域，如連接器、天線、傳感器、電感、硬盤磁頭、揚(yáng)聲器、揚(yáng)聲器、光通信元件、熱敏元件、光敏元件等。
激光錫球在激光錫焊中的應(yīng)用：
激光錫球焊是一種將錫球放入錫球口中，通過激光加熱熔化后落在焊盤上并與焊盤潤(rùn)濕的焊接方法。錫球是一種不分散的純錫小顆粒。激光加熱熔化后不會(huì)飛濺。固化后飽滿光滑，焊盤無后續(xù)清洗或表面處理等附加工序。通過這種焊接方法，可以達(dá)到良好的焊接效果。
激光焊接技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)：
包括波峰焊、回流焊、手工烙鐵焊在內(nèi)的傳統(tǒng)錫焊可以逐步替代焊錫工藝問題，但目前激光焊接技術(shù)并不適用于貼片錫焊(主要是回流焊)。由于激光本身的一些特點(diǎn)，激光錫焊工藝也更加復(fù)雜，可以概括為:
1）對(duì)精密細(xì)微錫焊，工件定位裝夾難度大，焊樣和量產(chǎn)難度大；
2）激光高能密度容易對(duì)工件造成損壞，尤其是PCB板焊接、基板和金屬嵌層結(jié)構(gòu)不良容易燒板，樣品不良率高，成本高，客戶無法接受；
3）激光器的能量高度集中容易導(dǎo)致錫膏飛濺，在PCB板錫焊中極易造成短路導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢；
4）對(duì)軟線類，裝夾定位一致性差，焊樣飽滿度和外觀差異較大；
5）精密錫焊通常需要送絲填充錫料，線徑小于0.4mm的錫絲很難自動(dòng)送絲。
激光焊接市場(chǎng)需求概述：
激光焊接在國內(nèi)外都有不同程度的發(fā)展。雖然經(jīng)過多年的發(fā)展，并沒有太大的跨越和應(yīng)用拓展，但不得不說這是焊接應(yīng)用的一個(gè)弱點(diǎn)。但市場(chǎng)需求不斷變化，不僅縱向數(shù)量增加，橫向應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，以電子數(shù)碼產(chǎn)品相關(guān)零部件的焊接技術(shù)需求為主。涵蓋其他行業(yè)零部件的焊接技術(shù)需求，包括汽車電子、光學(xué)元器件、聲學(xué)元器件、半導(dǎo)體制冷器件、安全產(chǎn)品、LED照明、精密插件、磁盤存儲(chǔ)元器件等。就客戶而言，蘋果焊接產(chǎn)品的整體需求也是以及其他產(chǎn)品。
結(jié)論:
因?yàn)榧す忮a焊技術(shù)具有傳統(tǒng)錫焊無與倫比的優(yōu)勢(shì)，必將在電子互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，具有巨大的市場(chǎng)潛力。
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