紫宸激光錫球焊接工藝突破PCB電子微焊點(diǎn)難題

紫宸激光錫球焊接工藝突破PCB電子微焊點(diǎn)難題

在智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、航空航天電子等高端領(lǐng)域，PCB（印制電路板）上的元器件越來越小，引腳間距日益精密。傳統(tǒng)焊接方式在面對(duì)這些毫米甚至微米級(jí)的小焊點(diǎn)時(shí)，常常顯得力不從心：熱風(fēng)槍可能損傷周邊元件，烙鐵頭則根本無處下腳。

此時(shí)，激光錫球焊錫工藝 憑借其高精度、非接觸、熱影響區(qū)小的特點(diǎn)，成為了微電子焊接領(lǐng)域的“明星技術(shù)”。然而，掌握了利器不等于掌握了工藝。如何才能駕馭這道“光”，在方寸之間焊接出飽滿、光亮、可靠的完美焊點(diǎn)呢？今天，跟著從業(yè)激光焊錫技術(shù)已有十多年的紫宸激光，來深入探討激光錫球焊接的“完美秘訣”。

一、 什么是激光錫球焊錫？先理解其精髓

激光錫球焊錫是一種將預(yù)成型的錫球通過激光加熱熔化，精準(zhǔn)地噴射到焊盤上形成焊點(diǎn)的技術(shù)。其核心流程可以簡化為：

送球：微型錫球（直徑通常為0.05mm - 0.76mm）通過送球機(jī)構(gòu)特制的分球盤，輸送到噴嘴下方。

定位：通過CCD視覺使噴嘴精確定位至PCB，使錫球懸停在需要焊接的焊盤正上方。

照射：激光束（通常是半導(dǎo)體或光纖激光器）瞬間照射錫球，使其熔化。

墜落與成型：熔化的錫球在惰性氣體和表面張力作用下，自動(dòng)噴射到焊盤上，并迅速冷卻凝固，形成一個(gè)獨(dú)立的、近乎完美的球狀焊點(diǎn)。

這個(gè)過程看似簡單，但“魔鬼在細(xì)節(jié)中”。要得到完美焊點(diǎn)，必須對(duì)以下四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。

二、 常見缺陷分析與對(duì)策

焊點(diǎn)不飽滿/坍塌：錫球直徑過小、激光功率不足、焊盤或錫球氧化、助焊劑活性不夠。

焊點(diǎn)偏位：視覺對(duì)位不準(zhǔn)、設(shè)備振動(dòng)、錫球在噴嘴中卡滯。

飛濺：激光功率過高、加熱過快、錫球或焊盤上有水分/污染物。

氣孔：助焊劑揮發(fā)氣體被困、冷卻過快、焊盤設(shè)計(jì)不合理（通孔排氣不暢）。

焊點(diǎn)暗淡無光：焊接過程中氧化嚴(yán)重，檢查保護(hù)氣體流量和純度。

三、打造完美焊點(diǎn)的四大核心要素

要素一：錫球與焊盤的“門當(dāng)戶對(duì)”

01. 錫球選擇是基礎(chǔ)：

合金成分：根據(jù)產(chǎn)品需求選擇，如SAC305（無鉛）、Sn63Pb37（有鉛）等。要確保其熔點(diǎn)與元件和PCB的耐熱性匹配。其次錫球直徑通常略大于焊盤直徑，以確保形成足夠的連接和良好的弧度。例如，0.25mm的焊盤可選用0.3mm的錫球。過大易橋連，過小則焊點(diǎn)不飽滿。然后使用新鮮的、低氧含量的錫球。輕微氧化都可能導(dǎo)致焊點(diǎn)出現(xiàn)裂紋、氣孔或潤濕不良。

02. 焊盤處理是關(guān)鍵：

清潔度：焊盤必須絕對(duì)潔凈，無氧化、無污染。任何油污、指紋或氧化物都會(huì)嚴(yán)重阻礙焊錫的潤濕鋪展。

表面鍍層：常見的ENIG（化學(xué)沉金）、OSP（防氧化）等鍍層需保持完好，為焊接提供良好的表面。

助焊劑：雖然激光焊接熱輸入小，但對(duì)于高可靠性要求或稍有氧化的焊盤，預(yù)涂覆微量、均勻的助焊劑是至關(guān)重要的一步。它能有效去除氧化物，降低表面張力，促進(jìn)焊料流動(dòng)。

要素二：激光參數(shù)的“精準(zhǔn)拿捏”

激光是能量的來源，其參數(shù)設(shè)置直接決定了焊接質(zhì)量和熱影響。

激光功率：功率過低，錫球無法完全熔化或內(nèi)部分層，形成“冷焊”；功率過高，則可能瞬間汽化部分焊料，產(chǎn)生飛濺，甚至燒傷PCB基材或元件。需要找到剛剛能使錫球完全、均勻熔化的“甜蜜點(diǎn)”。

照射時(shí)間：時(shí)間太短，熔化不充分；時(shí)間太長，熱量過度積累，可能損害元件。通常與功率配合調(diào)整，采用“高功率短時(shí)間”或“低功率長時(shí)間”的策略，以控制總熱輸入。

光斑大小與形狀：光斑應(yīng)能完全覆蓋錫球，但不宜過大，以免熱量散失到周圍區(qū)域。圓形光斑最為常見，能量分布均勻。

要素三：運(yùn)動(dòng)與對(duì)位的“分毫不差”

定位精度：微米級(jí)的對(duì)位精度是基本要求。視覺定位系統(tǒng)（CCD）必須清晰、準(zhǔn)確，確保錫球每次都能被送到焊盤正中心。

穩(wěn)定性：設(shè)備在高速運(yùn)動(dòng)中的振動(dòng)必須最小化，否則會(huì)導(dǎo)致錫球投放位置漂移，形成偏斜的焊點(diǎn)。

要素四：氛圍與后處理的“精心呵護(hù)”

保護(hù)氣體：在焊接區(qū)域吹掃惰性氣體（如氮?dú)猓梢詣?chuàng)造一個(gè)局部無氧環(huán)境，有效防止熔融錫球在高溫下的二次氧化，這是獲得光亮、飽滿焊點(diǎn)的關(guān)鍵一步。

冷卻過程：一個(gè)自然、平穩(wěn)的冷卻過程有助于焊點(diǎn)內(nèi)部晶粒結(jié)構(gòu)細(xì)化，提高機(jī)械強(qiáng)度。避免急冷急熱。

四、紫宸激光：激光錫球焊接技術(shù)的創(chuàng)新者

在激光錫球焊接領(lǐng)域，紫宸激光通過持續(xù)的技術(shù)研發(fā)投入，取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展。其自主研發(fā)的高精度激光植球機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了最小70μm錫球的穩(wěn)定焊接，且球徑高度差控制在±10%以內(nèi)。設(shè)備配備雙工位交互系統(tǒng)，大理石穩(wěn)定平臺(tái)，上料、下料、自動(dòng)定位、焊接同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)焊接，極大提高了生產(chǎn)效率。

在激光植球噴嘴設(shè)計(jì)方面，紫宸激光針對(duì)傳統(tǒng)焊錫噴嘴清洗頻率高、使用壽命短的問題，經(jīng)過多年研發(fā)提供了一種創(chuàng)新的激光錫球焊接噴嘴方案，減少了錫球與本體內(nèi)壁之間的接觸面積。配合CCD視覺定位實(shí)時(shí)補(bǔ)償偏差，效率高達(dá)7200點(diǎn)/小時(shí)。自適應(yīng)工藝參數(shù)可動(dòng)態(tài)調(diào)整，兼容60μm-2000μm錫球及多種基板尺寸。

在日益激烈的市場競爭中，紫宸激光的植球機(jī)產(chǎn)品展現(xiàn)出多方面的競爭優(yōu)勢，能夠滿足精密級(jí)元器件比如BGA芯片、晶元、通訊器件、攝像頭CCM模組、VCM漆包線圈模組和觸點(diǎn)盆架等加錫焊接需求，其激光植球微小程度可達(dá)70um，在光電子芯片領(lǐng)域有著成熟的高效應(yīng)用。

五、結(jié)語：引領(lǐng)精密焊接新紀(jì)元

激光錫球焊接并非簡單的“點(diǎn)一下”了事。它是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其核心在于找到一個(gè)穩(wěn)定、可重復(fù)的 “工藝窗口”。這個(gè)窗口由材料（錫球/焊盤）、參數(shù)（激光）、精度（運(yùn)動(dòng)）和環(huán)境（氣體） 四大支柱共同構(gòu)成。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏忽，都可能導(dǎo)致焊點(diǎn)缺陷。對(duì)于微電子制造企業(yè)而言，投資先進(jìn)的激光錫球焊接設(shè)備和技術(shù)，不僅是解決當(dāng)前微焊點(diǎn)挑戰(zhàn)的方案，更是為未來產(chǎn)品微型化、高性能化趨勢做好準(zhǔn)備的選擇。