激光锡焊——电子元件的“粘合剂”

2024-01-02 17:16

激光锡焊是一种激光焊接的方式，由于锡材的熔点较低，高温下具有极强的可塑性，而低温凝固后可以充分渗透、紧密贴合，适合作为不同材料之间的链接介质和填充材料。特别是现代在电子工业生产中，芯片级封装和板卡级组装均需频繁采用锡基合金填充进行焊接，所以有着“锡连万物”的说法。同传统电烙铁焊接相比，激光锡焊具备许多独特优势——

激光锡焊有多种方式，最常见的是激光锡膏焊接和激光锡丝焊接两类，分别适用于不同的焊接场合。

激光锡膏焊是先以锡和助焊剂、流动剂等配制成锡膏，将锡膏涂覆在焊接区域，用激光束将之加热熔化与焊接材料结合，然后凝固形成焊点的过程。由于锡膏一旦加热不均匀，容易形成小颗粒锡珠，飞溅并附着在电子设备内部会形成安全隐患，所以一方面需要配置成分合适的锡膏，另一方面也对半导体激光器功率和工控系统控制提出了严格的要求。

正因如此，激光锡膏焊接通常被应用于不具有复杂电路的场合。比如连接端子、天线底座焊接、屏蔽罩焊接、SMT元器件焊接等。

区别于激光锡膏焊接，激光锡丝焊接存在一个送丝过程。焊接过程开始之前，需要先对产品焊盘进行预热，然后用自动送丝系统将锡合金或纯锡制成的焊丝送到焊盘位置，用激光束照射并使焊丝熔化，与焊接材料连接。

锡丝焊接流程简洁，可以一次性完成，也可以根据焊缝形状设计拟合，常用于手机配件排线，PCB电路板焊接，发动机焊接等。无论是锡丝焊接还是锡膏焊接，或者采用其他形状的锡制品作为焊料的焊接方式，都具有一些相对传统电烙铁焊接的优势。

1、无接触电极质量高

作为激光焊接的一种，激光锡焊是一种“无接触”焊接方式，在电路焊接中无需接触基板和电子元件。由于电极的高敏感性，接触式焊接下焊料沾染会对整体性能造成影响，而无接触焊接电极下不易受损，焊接机具损耗小，同时也避免了传统焊接中的污染和氧化问题。

2、温度控制准确

由于锡材对热比较敏感，采用激光焊接可以配合高频率温度反馈系统确保焊接温度均一恒定，减少变形和热损伤，也减少锡材熔化带来的不确定因素。同时，激光焊接的高精准度，能实现只对连接部位局部加热，对元器件本体没有任何的热影响。

3、加工精准细致入微

同时，激光焊接的整个过程精确可控。对于细小的焊缝，传统焊接容易遇到熔深比不够或者焊接回熔的问题，甚至造成“假焊”的情况。而锡材激光焊接产品控制精确，光斑可以达到微米级别，容易实现深窄焊缝的焊接，必要时可达到1：10的熔深比，能够适应小焊点的电子元件批量加工环境。

既美观大方，又实用可靠的激光锡焊，有着越来越多的用武之地。时至今日，除了传统的手机电脑等数码电子产品外，可穿戴设备、VR智能设备需求也正兴起，消费端需求正向着小型化、智能化发展。对于热敏元件、光敏元件、摄像头模组等采用传统方式焊接不便的产品而言，激光锡焊是其生产工艺中必不可少的环节。随着激光锡焊智能化解决方案不断推出与完善，激光锡焊有望凭借其独特优势，持续提升市场渗透率。