隨著電子產品向微型化、高密度化發展,PCB焊接面臨超細元件、多層結構和熱敏感材料的挑戰。激光焊錫技術憑借其非接觸、高精度和熱影響小的特性,成為解決傳統焊接缺陷的關鍵方案。
一、適合激光焊錫的PCB特性
激光焊錫工藝雖然在PCB電子行業的使用十分廣泛,對一些特定PCB類型具有不可替代性,但是激光焊錫并非萬能解方,也有其做不了的產品。那怎樣的產品是激光焊錫做不了的呢?
1. 基板與結構缺陷類PCB
· 金屬嵌層結構不良的PCB:基板內金屬層(如銅箔)與絕緣層熱傳導不匹配時,激光高能量密度易導致局部過熱,引發燒板、分層甚至碳化,不良率顯著升高 。
· 高導熱基板(如鋁基板) :需嚴格控制激光參數,否則熱量被快速傳導分散,焊點難以達到熔錫溫度,導致虛焊 。
2. 光學與材料交互限制類PCB
· 反射材料焊接困難:如長針腳的插針類產品由于表面光滑,引出電路板過長容易出現物理性反光折射,從而引發焊接不良,需額外預處理。
· 含炭黑填充的黑色塑料基板:黑色材料容易吸收激光的高能量,容易出現熱傳遞升溫燒板的情況,如汽車電子中的黑色PPS、PEEK材料,通孔底板為黑色塑料等。
3. 元器件與設計限制類PCB
· 無導通孔的FPC(柔性電路板) :激光無法穿透FPC直接加熱焊盤,導致熱量不足,連接失敗 。
· 含大顆BGA/QFN的FPC:FPC機械強度低,直接焊接大尺寸器件易因熱應力變形,推薦改用連接器或軟硬結合板 。
· 需壓力輔助焊接的元件:如某些插針件,激光非接觸特性無法施加壓力,導致焊料潤濕不充分 。
4. 經濟性與適配性短板
· 設備專用性強:多數激光焊錫機為定制化設備,切換產品需重新調試,綜合成本高于通用型回流焊 。
· 產品附加值低:由于激光焊錫機相對于同等配置的傳統焊錫設備價格相差較大,對于附加值不高的產品難以短期內實現成本回報。
二、無焊接缺陷的關鍵控制點
1. 溫度精準調控:虛焊主因是激光停留時間或溫度不足,需通過閉環溫度控制系統實時監測,確保焊點恒溫(如±5℃精度)。
2. 焊料工藝選擇:錫絲焊適用于插針件、通孔插件,需控制送絲速度匹配激光加熱節奏;錫膏焊通過預填充錫膏適用于光通訊模塊等精密領域,需避免氧化;噴錫球焊適合機械硬盤磁頭、BGA芯片、手機攝像頭等微焊點(錫球直徑0.07–2.0mm)。
3. 參數優化與設備選型:激光功率、速度、光斑大小需根據PCB厚度、焊盤尺寸動態調整。例如:多層板需降低功率防止內層損傷;微型元件需最小0.2mm光斑聚焦,采用同軸CCD定位系統,實現“所見即所得”的對位精度焊接。
4. 全過程質量監控:在線AOI系統,100%焊點檢測,識別200+缺陷類型。
三、激光焊錫機的精度水平
在所有PCB焊接工藝中,激光焊錫機處于最高精度梯隊,以紫宸激光設備為例:
- 0.2mm光斑控制:最小光斑直徑達0.2mm(傳統烙鐵焊≥0.5mm),可焊接01005超小型元件。
- 定位精度優勢:機器人+機器視覺系統實現±5μm級重復運動精度,遠超傳統工藝;同軸CCD技術消除視覺偏差。
- 熱精度對比:熱影響區小,局部加熱僅作用于焊點。
激光焊錫工藝通過溫度閉環控制、參數智能優化及微米級精度,實現了PCB焊接“零缺陷”的突破。隨著半導體激光器與AI算法的融合,未來將在5G、AI芯片封裝領域進一步替代傳統工藝,成為高可靠性電子制造的基石。
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