激光焊接技术 激光焊接技术

激光焊接技术点击上方“蓝色字体” 关注我们文章类型：组装技术编者按焊盘脱落！狭小部位焊接不充分！高精密组装件损伤！ 怎么办？如何防？加热快，热变形小，非接触的新一代激光焊接技术带给您不一样的思路。如何优化并控制激光焊接工艺关键点呢? 

      传统的手动或自动烙铁焊接在焊接过程中由于加热方式、焊接空间、焊接对象等因素限制，往往在焊接过程中会产生一些焊接不良。      激光焊接作为焊接技术的新工艺，与传统焊接工艺相比加热原理不同，焊接速度快，更加先进，激光焊接工艺有哪些关键点需要控制呢? 

1. 激光焊接原理简介      激光焊接是利用高能量的激光脉冲对材料局部微小区域进行加热，激光辐射的能量通过传导由材料表面向内部扩散，将材料或焊料熔合在一起形成特定的连接。激光自动焊接的主要优点1) 可将输入热量降到最低的需要量，热影响区变化范围小，因此热变形亦最小。2) 属于非接触式焊接制程，故不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑；机具的耗损及变形亦可降至最低。3) 激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间导引。4) 激光束可聚焦在很小的区域，可自动焊接小型且间隔相近的部件。5) 易于采用数控方式实现高速自动化焊接。

激光焊接的缺点1) 焊件位置需非常准确确，务必在激光束的聚焦范围内。2) 最大可焊厚度受到渗透厚度限制，超过19mm的工件,不适合使用激光焊接。3) 高反射性及高导热性材料如铝、铜及其他合金等，焊接性能会受激光强弱改变。4) 当进行中能量至高能量的激光自动焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。5) 能量转换效率太低，通常低于10%。6) 焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。

2. 激光焊接流程及工艺控制激光焊接流程及有限元模拟分析激光束在焊接流程中引起的热通量和温度变化。激光焊接的工艺控制参数1) 预热激光功率：焊盘、引脚的所受的激光强度，太大易损伤焊盘、引脚2) 预热时间：焊盘、引脚受激光加热的时长，过长易损伤焊盘、引脚3) 焊接速度：锡线的供锡速度，低速将增加焊接时间4) 焊接长度：根据焊盘、引脚及锡线的成分计算出锡焊接量。5) 后期加热时间：停止供锡后，持续加热时长，确保焊料熔化充分，但激光反射易损伤PCB.6) 后期加热功率：停止供锡后，持续加热功率，确保焊料熔化充分，但激光反射易损伤PCB.激光焊接验证1) X-RAY检测：确认锡填充深度。 2) 切片检测：确认锡填充深度与百分比以及与基材金属的焊接情况。

3. 激光焊物料      锡的形状：原则上锡线、锡膏、预制锡块都可以用于激光焊接，下表为优 /劣对比：4. 激光焊接设计要求激光焊接对元件的设计要求1) 焊接引脚电镀层对于激光焊接，焊接引脚的镀层为镍、锡。厚的镀层有助于激光焊接特别是高功率的激光焊接。2) 元件颜色      激光焊接中元件基本颜色为白色，其他颜色吸光吸热，易被激光烧坏。激光焊接对PCB镀层的要求每种印刷电路板的颜色不同，反射率也会不同，这会影响到可焊性。实验证明沉银与沉金激光反射强，焊接性能最好，沉锡及OSP PCB涂层激光反射差在预热过程易损坏，长时间焊接易变色。激光焊接对PCB焊盘的要求通常激光聚焦点为圆形，直径为0.6~2.0，那么PCB焊盘直径最少要大于激光聚焦点0.2mm。激光焊接对焊盘间距的要求大多数情况下焊盘到焊盘之间的距离最小为0.5mm，当焊盘连接较大的导体时，较小的距离能减少预热时间。备注：当用激光焊接锡膏/预制锡块是焊盘间距可以小于0.5mm.但受限于锡线焊接时锡线飞达和产品空间。散热设计：在焊盘周边增加散热盘帮助散热（如下右图），否则会影响激光焊接效果。基准点设计：激光焊接过程中，定位激光焦点时需要有基准标记，否则会引起烧伤问题。

下图为某案例的基准点设计。

5. 结论      激光焊接具有焊缝深宽比高、焊接速度快、热输入低、焊缝热影响区窄、焊接变形小、焊缝质量好等优点；采用激光复合焊还可降低间隙要求，可用于各类工业制造。激光焊接不仅工艺简单，而且易于实现计算机控制。由于激光焊接技术的众多优点，预计激光焊接技术将逐步得到广泛应用。

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