紫宸激光錫焊如何攻堅(jiān)電子制造行業(yè)的三大痛點(diǎn)

在現(xiàn)代電子制造中，微間距QFP/BGA元件焊接、熱敏感元件加工以及異形結(jié)構(gòu)二次焊接已成為困擾眾多工程師的三大難題。隨著QFP封裝引腳中心距已達(dá)到0.3mm，單一器件引腳數(shù)目可達(dá)576條以上，傳統(tǒng)焊接方式已難以應(yīng)對(duì)如此精細(xì)的要求。激光錫焊技術(shù)作為一種新型焊接工藝，以其極細(xì)的光斑尺寸、局部加熱特性和精確的溫度控制，正在引領(lǐng)精密電子焊接領(lǐng)域的變革。

一、微間距焊接困境

電子元器件小型化已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，這也帶來(lái)了前所未有的焊接挑戰(zhàn)。在微間距QFP/BGA焊接領(lǐng)域，傳統(tǒng)方法已顯乏力。

①. 傳統(tǒng)焊接的局限

QFP的引腳中心距已達(dá)到0.3mm，引腳數(shù)量可超過(guò)576條，傳統(tǒng)的氣相再流焊、熱風(fēng)再流焊及紅外再流焊在焊接這類細(xì)間距元器件時(shí)，極易發(fā)生相鄰引線焊點(diǎn)的“橋連”。

對(duì)于BGA器件，雖然它用面陣布局的鉛/錫凸點(diǎn)引腳代替了QFP的四邊引線，允許更多的I/O數(shù)，但焊接完成后，焊點(diǎn)隱藏在封裝下面，肉眼難以判斷焊接質(zhì)量，必須使用X射線檢測(cè)儀器。

②. 激光錫焊的突破

激光錫焊技術(shù)以其特有的熱源性質(zhì)，光斑可以達(dá)到微米級(jí)別（最小50um），加工時(shí)間由程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝方式。

激光加工精度較高，最小焊盤(pán)間距0.1mm，加上局部加熱的特性，在很大程度上幫助解決了微間距元件焊接的難題。

非接觸性加工，不存在接觸焊接導(dǎo)致的應(yīng)力，細(xì)小的激光束替代烙鐵頭，在工件表面有其他干涉物時(shí)，同樣便于加工。

二、熱敏感元件焊接難題

在電子組裝領(lǐng)域，熱敏感元件的焊接一直是個(gè)棘手問(wèn)題——既要保證可靠的焊接連接，又要控制熱輸入避免損壞元件。

01. 熱損傷風(fēng)險(xiǎn)

無(wú)鉛錫料的廣泛應(yīng)用使得焊接溫度顯著提高。目前廣泛使用的無(wú)鉛錫料，其熔點(diǎn)大都在220℃左右，比傳統(tǒng)Sn-Pb錫料熔點(diǎn)高出30~40℃。為保證錫料熔化后具有良好的潤(rùn)濕性，一般要求激光錫焊峰值溫度高達(dá)250℃左右。這樣的高溫對(duì)電子組裝設(shè)備、電子元器件和印制電路板的耐熱性提出了更高要求。

02. 激光局部加熱解決方案

激光錫焊是局部加熱過(guò)程，只對(duì)連接部位局部加熱，對(duì)元器件本體熱影響極小。紫宸激光自主研發(fā)的激光焊錫設(shè)備通過(guò)配合高頻率溫度反饋系統(tǒng)，可以確保焊接溫度均一恒定，減少變形和熱損傷，也減少錫材熔化帶來(lái)的不確定因素。

紫宸溫控型激光錫焊技術(shù)通過(guò)紅外檢測(cè)方式，實(shí)時(shí)檢測(cè)激光對(duì)加工件的紅外熱輻射，形成激光焊接溫度和檢測(cè)溫度的閉環(huán)控制。再通過(guò)PID計(jì)算調(diào)節(jié)，能有效控制激光焊接溫度在設(shè)定范圍波動(dòng)，避免燒壞產(chǎn)品。

三、異形結(jié)構(gòu)的焊接挑戰(zhàn)

在汽車電子、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)常遇到那些形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形元件和組裝體。傳統(tǒng)回流焊的不足是無(wú)法對(duì)單個(gè)元件進(jìn)行局部加熱，導(dǎo)致整個(gè)組裝件都需要經(jīng)歷高溫加熱，這會(huì)損壞已組裝的熱敏感部件。熱風(fēng)焊接雖然可以局部加熱，但熱影響區(qū)較大，仍可能影響周邊元件。

激光焊接的靈活性

激光錫焊技術(shù)為異形結(jié)構(gòu)焊接提供了全新的解決思路。其非接觸的特性使得激光束能夠以任意角度接近焊接部位，即使是深腔、窄縫或半遮擋區(qū)域，也能通過(guò)調(diào)節(jié)激光的入射角度實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加熱。靈活性好，易于實(shí)現(xiàn)多工位裝置的自動(dòng)化。

四、通孔元件激光焊接技巧

通孔元件在電子行業(yè)中仍然很常見(jiàn)，激光錫焊為這類元件的焊接提供了新的解決方案。

01. 焊膏插針技術(shù)

焊膏插針?lè)ǎ≒iP）或侵入式回流焊法是一種無(wú)需單獨(dú)焊接工藝的技術(shù)。PiP利用焊膏印刷和SMT回流工藝來(lái)焊接通孔器件，省去了波峰焊或選擇性焊接工藝及相關(guān)成本。同時(shí)，通孔元件與SMT相比具有性能優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兣c符合要求的引線建立了穩(wěn)固的互連，從而提高了機(jī)械和電氣可靠性。

02. 激光焊接的優(yōu)勢(shì)

針對(duì)小間距的通孔焊接技術(shù)紫宸激光另辟蹊徑，提供了一種精準(zhǔn)、清潔且高度可控的全新方案。焊接時(shí)，激光從頂部加熱，讓錫膏或錫環(huán)熔化后依靠毛細(xì)作用及重力的雙重作用下，自上而下滲透并填滿通孔，實(shí)現(xiàn)單面插裝元件的焊接。激光加熱過(guò)程快速而可控，能精確控制熱輸入，確保通孔內(nèi)焊料充分填充的同時(shí)，避免過(guò)度加熱。

紫宸激光錫膏自動(dòng)激光焊錫機(jī)的焊接技巧有光斑掃描法、環(huán)形光斑法兩種工藝方式，在密集通孔元件的焊接中效率提升顯著。前者通過(guò)調(diào)節(jié)光斑的大?。?.5~15mm可調(diào)），在引腳和焊盤(pán)上快速掃描，這種方式能實(shí)現(xiàn)均勻加熱，避免因局部過(guò)熱而產(chǎn)生飛濺或碳化，一次焊接多個(gè)焊點(diǎn)。后者采用特殊的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)與引腳匹配的環(huán)形光斑，能夠有效的控制焊接時(shí)的熱影響區(qū)域，降低熱線輻射范圍。

結(jié)語(yǔ)

隨著折疊屏、5G通訊和智能汽車時(shí)代的到來(lái)，F(xiàn)PC軟板錫焊、攝像頭焊接、光模塊錫焊等高科技配件需求將持續(xù)增長(zhǎng)。激光錫焊技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將在這些高精度、高可靠性要求的領(lǐng)域大放異彩，為電子制造業(yè)提供更加完善的微焊接解決方案。

激光錫焊機(jī)也不再是泛泛而談的“可用于精密電子”，而是已經(jīng)成為解決微間距、熱敏感和異形結(jié)構(gòu)焊接難題的關(guān)鍵技術(shù)。