标签: 激光焊接

随着电子产品朝着多功能、便携式、小型化的方向发展，对印制电路板PCB高密度化和小型化提出了越来越高的需求。提高印制板高密度化水平的关键在于越来越窄的线宽、线距和越来越小的层间互连孔直径、连接盘，以及严格的尺寸精度，于是 激光焊锡技术 被引入印制板的加工中。 如今，一些制造商仍然认为激光加工技术相对较新，这也催化了几十年来激光加工技术的发展和对提供高质量产品的需求。激光技术在印制电路板（PCB）行业的应用被视为技术进步的关键，其中就包括了在PCB行业应用非常广泛的激光焊锡技术。 随着技术的不断进步，激光焊锡设备正朝着智能化、自动化方向发展。通过集成先进的机器视觉系统和精密控制系统，激光焊锡机能够自动识别PCB板上的元件位置与焊接点，实时调整焊接参数，确保焊接质量的一致性和稳定性。紫宸激光作为一家专注于激光焊锡应用的近十年的设备制造商，在为用户解答PCB行业的焊接疑问时，经常会会被问到via（过孔）与pad（焊盘）有什么区别，下面我们就来讲讲其中的不同： 1、via称为过孔，有通孔、盲孔和埋孔之分，主要用于同一网络在不同层的导线的连接，一般不用作焊接元件。其中： 1）盲孔是是用于表层线路和内层线路的连接（多层板中才有，就是只能看到孔的一个头，另一个头没有穿透板子）。 2）埋孔是内层线路和内层线路的连接（多层板中才有，在外面不能看到埋孔） 3）通孔是穿透表层和底层的孔，用于内部互连或作为元件的安装定位孔。 只用于线路的连接的就是通常说的过孔，尺寸较小。用于安装焊接元件的孔一般都比过孔大。过孔由钻孔和焊盘组成。最简单的理解是：焊盘是大一点的焊接元件用的孔。导孔是很小的，仅仅将不同层的线路进行连接的孔。既专业又简单的来说： 1)过孔就是双层或者多层中层与层之间连接导通的孔；特点是有电气导通性能，不用于焊接； 2)钻孔是PCB板上的机械孔，用于装配，不一定有电气性能，也不能焊接； 3)焊盘是用来固定电子器件的穿孔或者镀金表面（表面焊盘SMD PAD），特点是有电气导通性能，可以焊接。 2、pad称为焊盘，有插脚焊盘和表贴焊盘之分；插脚焊盘有焊孔，主要用于焊接插脚元件；而表贴焊盘没有焊孔，主要用于焊接表贴元件。 3、via主要起到电气连接的作用，via的孔径一般较小，通常只要制板加工工艺能做到就足够了，而且via表面既可涂上阻焊油墨，也可不涂；而pad不仅起到电气连接的作用，而且还起机械固定的作用，pad的孔径（当然是指插脚焊盘）则必须要足够大到能穿过元件的引脚，否则会导致生产问题；另外，pad表面一定不能有阻焊油墨，因为这会影响焊接，并且一般在制板时还要在pad表面涂上助焊剂；还有pad的孔径（当是指插脚焊盘）的盘径和孔径之间还必须符合一定的标准，否则不仅影响焊接，而且还会导致安装不牢固。

现代工业制造已经快速向智能化的方向发展，而产品想要实现更丰富的智能功能，就需要各种集成电路板块的支持，而一旦缺少这种重要的芯片应用基础设备，所有的智能化生产都只是一场空谈而已。那么目前对工业生产有着强力支撑作用的电路板产品的主要应用都有哪些呢？ 一、电脑产品的应用 电路板早期就是专为电脑产品设计的一种集成板块，电脑中使用的主板就是一种常见的集成板块，电脑中的处理器内存和硬盘等部件都需要主板的支持才能够发挥作用，甚至每当处理器进行升级换代时，都需要发布全新的主板芯片设计出符合需求的主板，才能够发挥出处理器的功能，因此电脑产品也是集成板块主要的应用产品。 二、手机产品的应用 现在手机产品已经成为了很多朋友使用频率较高的一款电子产品，其价值对于很多人而言已经几乎可以取代传统的家用电脑。而手机产品对于电路板的需求更加强烈，因为手机中使用的集成板往往需要更紧凑更精密，只有这样才能够让手机具有更多的智能化功能。 三、家用电器的应用 家用电器行业如今也开始进入到了智能化时代，各种丰富的功能能够让电器产品更好地为家庭提供可靠的服务，像冰箱电视洗衣机等产品中都需要使用电脑板产品，并且产品的档次越高对于集成板的要求也会越高，这也是电脑集成板主要的应用行业。 电路板产品，作为现代电子工业的核心组件，其应用范围广泛，几乎涵盖了我们日常生活中的所有电子设备。从智能手机、平板电脑到家用电器、医疗设备，再到工业控制、航空航天等领域，电路板都扮演着至关重要的角色。而在这其中，流水线激光焊锡机作为一种先进的焊接设备，为电路板产品的制造提供了高效、精准的解决方案。 目前电路板厂商焊接PCB或FPC的方法主要有波峰焊、回流焊、手工焊和自动烙铁焊等。这些方法主要是提供一个加热环境来熔化焊丝或锡膏，使表面贴装元件和电路板上的焊盘通过焊丝合金可靠地焊接在一起。这些传统的电路板焊接方法，容易在电路板表面产生残留物，造成PCB表面脏、易燃、腐蚀、PCB内层漏焊、虚焊、连焊等不良影响。特别是一些部件容易变形、损坏、失效等元器件，在这种情况下修复PCB太复杂和困难。 针对以上传统焊接技术的缺点和缺陷，一直困扰着大多数电路板厂商，而激光焊锡工艺的出现，打破了这一困境。尽管在效率上不如回流焊快，却有效的解决了传统工艺的痛点。以紫宸激光为主的自动化 激光焊锡机 ，采用高自动化、高精度的控制和操作系统，配合热影响面积小、能量高度集中的激光焊接技术，减少PCB焊接孔洞，提高使用效率，消除焊接过程中的诸多不良因素，保证焊接过程中被焊器件不受损伤，保证焊接速度、效率和稳定性，实现无死角的精密焊接。 流水线激光焊锡机的特点 （1）可将入发热量降至最少的需求量，热危害区金相分析转变范畴小，且因导热所造成的形变亦最少。 （2）激光焊接头定位精准：整个机械动态性特性好，具备在快速运动状态下保持稳定精密度和动态性的特点；选用齿条或滚珠丝杆传动机构推动电焊焊接头健身运动，应用交流伺服电机推动。 （3）激光焊接可靠性：完善的激光焊接技术性，焊接线性度≤±0.02mm；工装夹具选用电磁阀吸紧构造，合理确保激光焊接全过程中产品工件可靠性；与众不同的制冷冷却循环水设计方案系统软件能合理确保产品工件在激光焊接的全过程中迅速制冷，并配备焊接追踪系统软件，合理确保焊锡品质。 （4）激光束可对焦在不大的地区，可激光焊接中小型且间距相仿的构件， （5）生产制造高效率：设备左右料组织与激光焊接头挪动组织均为单独的，且选用双工序，在左右料时能与此同时开展激光焊接，巨大提升了激光设备的使用率。 （6）激光光路可维护性：整个机械激光光路选用一根光纤线从激光器围绕到激光焊接头，全封闭式软性激光光路，具备免维护保养特点。 （7）便于以自动化开展快速激光焊接，亦能够多位或电脑控制。

作为新能源汽车的成本大头，锂电池价格的快速下降，不可燃电池材料的普及和高品质激光技术的普及均是推动新能源汽车普及率的重要因素。目前几乎全球所有头部锂电池制造商都在寻求高质量的激光焊接设备及自动化解决方案，锂电池的自动化激光焊接已成为必然性。在新能源锂电领域，激光焊接技术已经大规模用于极耳、电芯壳体、密封钉、软连接、防爆阀、电池模组等焊接。 全面保证车载电池安全，无焊接缺陷的极高品质、高稳定性的生产必不可少。全世界范围的新能源汽车普及潮流中，成本竞争越来越激烈，不光是设备的成本，通过激光技术进一步减少电池本身的部件数量，也是竞争力的关键。激光焊接通过消减部件和简化制造方法，能彻底消减电池生产成本，进一步提高锂电池产品的竞争力。 紫宸激光作为一家高端智能装备制造企业，深知激光焊接在智能装备中的应用前景，早在几年前就开始在激光焊接技术的基础研发。紫宸激光近期开发的位置同步输出(PSO)激光焊接技术，解决了顶盖周边焊接过程中拐角出光不均匀造成焊缝凸起的问题，实现了焊接速度在200mm/s以上的稳定的顶盖周边焊接，达到行业先进水平。 通过接收编码器反馈的焊接头当前位置，判断当前位置是否到达设定位置;当焊接头到达设定位置时，向激光器发送激光控制信号，以控制激光器在设定位置输出激光;实现加速、减速和匀速焊接段，或者在直线焊接段和弧角焊接段的激光能量均匀地作用在被加工物体上，使整体焊缝均匀一致。 激光焊接机在锂电行业中的加工制造 随着技术和工艺方法的不断进步,激光作为非接触柔性制造工具的特性将体现得更为明显。激光制造必然成为便捷高效、绿色环保、节能降耗的先进制造技术，促进我国工业领域的技术进步和产品技术改造，满足国民经济尤其是制造业的发展需要。紫宸激光除了在新能源锂电领域有着丰富的研发和应用经验以外，在精密电子领域和汽车零部件等领域也有着大量的激光焊接应用案例。紫宸激光将更广泛、深入的进行激光加工技术研究及自动化集成，做强做精自动化。

FFC排线又称柔性扁平线缆，可以任意选择导线数目及间距，使联线更方便，大大减少电子产品的体积，减少生产成本，提高生产效率，最适合于移动部件与主板之间、PCB板对PCB板之间、小型化电器设备中作数据传输线缆之用。普通的规格有0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.25mm、1.27mm、1.5mm、2.0mm、2.54mm等各种间距柔性电缆线。本文主要介绍的是FFC、FPC排线怎样焊接及 激光自动焊锡 应用方案，具体的跟随 紫宸激光焊锡应用专家 一起来了解一下。 FPC排线焊接方案 一、连续自动激光焊锡机 紫宸激光设备 本机适用行业广泛，适合多行业发展。主要功能： 是用来焊接FPC、FFC及各种软排线，以及各种端子排线。此机为双Y往复运动型焊接机，同时可以为两个治具，交替使用，可以节省一半的时间因而提高工作效能。 本机出力稳定，可调，由半导体激光焊锡系统、CCD视觉对位系统、移动拖链运动系统、温度反馈控制系统等组成，调节精密，数字显示。其中温度、时间参数都由专业的焊接软件通过操作面板输入，温度设置范围为0-500度，时间设置范围为0-99秒。这为焊接一个产品的三大要素。 附件： 由CCD对位系统组成、 固定治具、激光出射头。这些配件需另购。 二、产品焊接示意图 A、焊接优点： 焊接劳固、焊接效率高，根据产品的尺寸适当的也可以同时焊接多个，且每次焊接时间为3至5秒。 B、焊接注意事项： 焊盘需要加入足够的锡量，锡量也不必太厚，一般不开窗式的FPC锡量为0.1左右厚的锡量，开窗式的FPC 锡量为0.2-0 3厚的锡量，如有带过孔的FPC介于前两者之间当然最终的效果，还要根据现场来调整。 C、焊接过程： 1、第一步： 放入产品到治具上，同时对好位置。 2、第二步： 按下双手按制，启动焊接 3、第三步： 焊锡工作台，运动到焊接的位置，等待CCD视觉定位系统抓取定位点。 4、第四步： 激光焊接头下压，启动激光束发热。 5、第五步： 等待焊接完毕，回到第一步。 三、焊接工艺操作 说明： FPC 焊接，首先FPC 焊盘需对着PCB 焊盘，这样才能焊接劳固;要在焊盘点上括上少量的锡，便于后续焊接。如果锡量不足的话，将会导致焊接的不良：当锡量太多，也会导致锡的溢出的可能， 使得焊接点不美观，控制好焊盘的锡量，是焊接工艺的第一要点。 如能在FPC焊盘上做过孔工艺，这样后续焊接更好，更容易焊接劳固。夹具穿入产品中， 支平焊接面。旋转可以焊接两面。 四、机器技术参数 特点 1、温度数控化，清楚精密 2、备有数字式激光功率开关，可预设功率范围 3、激光焊接软件启动计时，温度、激光功率、时间更准确 4、独特材料激光焊接头，确保产品受压平均5、备有真空功能，调节对位更容易 6、可编程曲线包括预热及回流焊温度 7、中文界面输入，操作方便。 8、噪声小、振动小。 9、适用于各种高密度TAB、TCP 压接及FPC、FFC

我们都知道，所有暴露在空气中的金属都会被氧化。为了防止PCB铜焊盘被氧化，焊盘表面都要进行涂（镀）保护层处理。PCB焊盘表面处理的材料、工艺、质量直接影响焊接工艺和焊接质量。另外，不同的电子产品、不同工艺、不同焊接材料，对 PCB焊盘 表面处理的选择也是有区别的。下面就让我们来认识一下PCB焊盘涂层的4种常见方式对 激光焊锡 的影响。 1．ENIG Ni（P）／Au镀层 1）镀层特点ENIG Ni（P）／Au（化学镀镍、金）工艺是在PCB涂敷阻焊层（绿油）之后进行的。对ENIG Ni／Au工艺的蕞基本要求是可焊性和焊点的可靠性。化学镀Ni层厚度为3～5μm，化学镀薄Au层（又称浸Au、置换Au），厚度为0．025～0．1μm。化学镀厚Au层（又称还原Au），厚度为0．3～1μm，一般在0．5μm左右。 化学镀镍的含P量，对镀层可焊性和耐腐蚀性是至关重要的。一般以含P 7％～9％为宜（中磷）。含P量太低，镀层耐腐蚀性差，易氧化。而且在腐蚀环境中由于Ni／Au的腐蚀原电池作用，会对Ni／Au的Ni表面层产生腐蚀，生成Ni的黑膜（NixOy），这对可焊性和焊点的可靠性都是极为不利的。P含量高，镀层抗腐蚀性提高，可焊性也可以改善。 2）应用特性 ●成本高； ●黑盘问题很难根除，虚焊缺陷率往往居高不下； ●ENIG Ni／Au表面的二级互连可靠性比OSP、Im－Ag、Im－Sn及HASL－Sn等涂敷层的可靠性都要差； ●由于ENIG Ni／Au用的是Ni和5％～12％的P一起镀上去的，因此，当PCBA工作频率超过5GHz，趋肤效应很明显时，信号传输中由于Ni－P复合镀层的导电性比铜差，所以信号的传输速度变慢； ●焊接中Au溶入钎料后与Sn形成的AuSn4金属间化合物碎片，导致高频阻抗不能“复零”； ●存在“金脆”是降低焊点可靠性的隐患。一般情况下，焊接时间很短，只在几秒内完成，所以Au不能在焊料中均匀地扩散，这样就会在局部形成高浓度层，这层的强度蕞低。 2．Im－Sn镀层 1）镀层特点Im－Sn是近年来无铅化过程中受重视的可焊性镀层。浸Sn化学反应（用硫酸亚锡或氯化亚锡）所获得的Sn层厚度在0．1～1．5μm之间（经多次焊接至少浸Sn厚度应为1．5μm）。该厚度与镀液中的亚锡离子浓度、温度及镀层疏孔度等有关。由于Sn具有较高的接触电阻，在接触探测测试方面，不像浸银的那样好。常规Im－Sn工艺，镀层呈灰色，由于表面呈蜂窝状排列，以致疏孔较多，容易渗透导致老化程度加快。 2）应用特性 ●成本比ENIG Ni／Au及Im－Ag、OSP低； ●存在锡晶须问题，对精细间距与长使用寿命器件影响较大，但对PCB的影响不大； ●存在锡瘟现象，Sn相变点为13．2℃，低于这个温度时变成粉末状的灰色锡（α锡），使强度丧失； ●Sn镀层在温度环境下会加速与铜层的扩散运动而导致SnCu金属间化合物（IMC）的生长，如表1所示； ●经过高温处理后，由于锡层厚度的消耗，将导致储存时间缩短，如表2所示； ●新板的润湿性好，但存储一段时间后，或多次再流后润湿性下降快，因此后端应用工艺性较差。 3．OSP涂层 1）涂层特点OSP是20世纪90年代出现的Cu表面有机助焊保护膜（简称OSP）。某些环氮化合物，如含有苯骈三氮唑（BTA）、咪唑、烷基咪唑、苯骈咪唑等的水溶液很容易和清洁的铜表面起反应，这些化合物中的氮杂环与Cu表面形成络合物，这层保护膜防止了Cu表面被氧化。 2）应用特性 ●成本较低，工艺较简单； ●当焊接加热时，铜的络合物很快分解，只留下裸铜，因为OSP只是一个分子层，而且焊接时会被稀酸或助焊剂分解，所以不会有残留物污染问题； ●对有铅焊接或无铅焊接均能较好地兼容； ●OSP保护涂层与助焊剂RMA（中等活性）兼容，但与较低活性的松香基免清洗助焊剂不兼容； ●OSP的厚度（目前较多采用0．2～0．4μm）对所选用的助焊剂的匹配性要求较高，不同的厚度对助焊剂的匹配性要求也不同； ●储存环境条件要求高，车间寿命短，若生产管理不能配合，就不能选用。 4．Im－Ag镀层 1）镀层特点Ag在常温下具有蕞好的导热性、导电性和焊接性，有极强的反光能力，高频损耗小，表面传导能力高。然而，Ag对S的亲和力极高，大气中微量的S（H2S、SO2或其他硫化物）都会使其变色，生成Ag2S、Ag2O而丧失可焊性。Ag的另一个不足是Ag离子很容易在潮湿环境中沿着绝缘材料表面及体积方向迁移，使材料的绝缘性能劣化甚至短路。 Ag沉积在基材铜上厚0．075～0．225μm，表面平滑，可引线键合。 2）应用特性 ●与Au或Pd相比其成本相对便宜； ●有良好的引线键合性，先天具有与Sn基钎料合金的优良可焊性； ●在Ag和Sn之间形成的金属间化合物（Ag3Sn）并没有明显的易碎性； ●在射频（RF）电路中由于趋肤效应，Ag的高电导率特性正好发挥出来； ●与空气中的S、Cl、O接触时，在表面分别生成AgS、AgCl、Ag2O，使其表面会失去光泽而发暗，影响外观和可焊性。