在電子器件和集成電路日益微型化的今天，傳統軟熔焊接方法面臨著前所未有的挑戰。關鍵在于如何在高密度的互連中，精準地完成細小焊腳的焊接，同時避免相鄰焊腳粘連和電路板熱損傷。無接觸的激光焊接技術因此成為了一種有效的解決方案。曾經，高功率激光器因體積龐大和高昂的維護成本而難以普及，但高功率半導體激光器技術的進展，使得激光焊接變得實用且高效。

實踐證明，使用近紅外波長790—900nm、功率8到20W的半導體激光器焊接電子元件，相較于傳統軟熔技術，擁有顯著優勢：它極大減少了熱量傳遞給部件；能夠精確定位點焊；適應復雜幾何位置的焊接；甚至能夠一步完成剝線和焊線。小尺寸焊點使得電路板、連接器和柔性印刷電路板上的部件焊接成為現實，焊點間潛在的橋接現象也大幅減少。此外，激光器的恒定輸出功率確保了每個焊點的均勻一致性，顯著提升了焊接質量和可靠性。

本文介紹的應用實例均采用了大研智造公司生產的30W帶光纖半導體激光器系統。該系統集成了完整的溫度控制器、驅動電源和帶800μm芯徑耦合光纖的半導體激光器，輸出800nm波長、30W功率的激光。光束通過焦距為31mm的平凸透鏡，以1：1成像，聚焦點直徑為800μm。系統提供多種控制界面，簡化了自動材料處理和計算機數字控制系統的集成。

高密集度互連

在高密集度互連的焊接中，半導體激光器系統的應用要求將電路固定到100針以上的連接器上。預制焊料錫球通過分球盤落入噴嘴并卡住，然后對準焊接部位，使用10W的激光以0.3秒/針的速度進行焊接，同時用高濃度氮氣N2降低表面氧化。復雜的幾何形狀、針的長度和柔性電路的使用，使得傳統軟熔技術難以應對，而激光焊接則無需接觸部件，即可在每根針和焊接位置上實現焊料的精確熔化，減少熱損傷。

柔性印刷電路

柔性電路的應用范圍不斷擴大，體積也越來越小，其材料容易燒焦，傳統焊接方法難以適應。例如，助聽器中的柔性電路焊接要求結構緊湊、重量輕。焊接點寬度僅為1mm，每個電路有8個焊接點，整個助聽器由5塊電路組成。使用10W激光以1秒3個焊點的速度將分立元件焊接到柔性印刷電路上，高能量密度和小聚焦尺寸避免了熱量散逸導致的柔性電路板材料（如聚酰亞胺薄膜）燒焦。激光精確點焊減少了元件吸熱量，避免了焊接熱量對分立元件中細電線的損傷。

剝線和焊線

激光技術能夠一步完成某些導線絕緣層的處理和焊接，如氨基甲酸乙酯和聚酰亞胺。這一過程在激光輸出的同一工作周期中完成，通過模擬控制調整輸出波形，使脈沖的前期完成剝線，隨后完成焊接。這些絕緣材料非常適合這種處理方式。激光處理過程中，絕緣層并未完全清除，而是露出電線尾端的裸線進行焊接。焊接完成后，電線表面氧化極小，焊料易于覆蓋，焊點干凈。激光的工作周期通常在0.5到2秒之間，取決于焊線尺寸、焊接點尺寸、絕緣材料及其厚度。

技術比較

傳統的焊接技術，如加熱槍、微火焰焊接機、石英燈焊接機和全自動焊接機，存在輸出熱量難以控制、容易損壞集成電路基體材料等問題。石英燈焊接機雖然與半導體激光器焊接系統工作方式相似，但聚焦點大且易損壞。自動焊接機雖常用，但需要頻繁清理和維護。

半導體激光器焊接系統采用無接觸焊接方式，能夠將熱量精確聚焦到指定部位進行焊接。它還能產生短光脈沖進行無焊料焊接，焊接速度快于氧化反應速度。在自動焊接機難以接近的場合，半導體激光器焊接系統展現了其靈活性。雖然初期投入略高，但易于控制、穩定性和可靠性更高，且維護費用低，故障停工時間少。

總結

這類半導體激光系統以其穩定的輸出功率和便捷的系統集成能力，為用戶提供了巨大價值。在各種應用中，高功率密度的激光輸出對加工處理極為有利，可能提高生產速度。靈活的運動控制系統、精確細小的激光焊點、及對加工部件極小的熱影響區域，都能有效地提高生產率，降低廢品率。半導體激光器焊接適用于表面元件安裝、柔性印刷電路、高密集度連接器、微型分立元件（尤其是梯導線或小規格導線）、以及低熱質電子元件的生產廠家。

本文由大研智造撰寫，我們專注于提供智能制造精密焊接領域的最新技術資訊和深度分析。作為集研發、生產、銷售、服務為一體的激光焊錫機技術廠家，我們擁有超過20年的行業經驗。想要了解更多關于激光焊錫機在智能制造精密焊接領域中的應用，或是有特定的技術需求，請在大研智造官網聯系我們。歡迎來我司參觀、試機、免費打樣。

審核編輯 黃宇