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一文了解激光锡焊应用
材料来源:激光老李           录入时间:2024/7/3 14:13:04

在前几天的央视网的报道中,我国高新技术制造业在今年以来,仍一直保持着较快的增长速度,高新技术制造业的投资增长速度前5个月同比仍然实现了增长12.8%的高速度(其中一季度为14.7%),比固定资产4%的增长速度足足多了8.8个点,这个增长速度,为中国经济的稳定增长运行注入了新的活力,同时,也不断地推动了产业的升级。

高新技术制造业主要是指使用当代尖端技术(主要指信息技术、生物工程和新材料等领域)生产高技术产品的产业群,研发投入高、研发人员比重大。根据数据统计,2018-2022年,我国高新技术产业固定资产投资增速一直保持在10%以上,其中高新技术制造业的增长速度略高于高新技术服务业。

从细分领域来看,激光装备制造业无疑也是高新激光制造业和高新技术服务业,根据2023年前5个月的最新数据来看,整体激光装备制造业的同比增速只有5.3%,略高于固定资产投资增速4%的水平。

在日渐疲软的传统激光应用市场中,传统的激光打标、激光雕刻、激光喷码、激光打码、激光焊接、激光切割、激光熔覆、激光3D打印、激光淬火、激光微加工等,在没有新技术的突破之前,目前阶段很难有大的跃进。

而传统的激光焊接技术,近几年的增长点主要严重依赖于锂电行业和储能行业的激光焊接应用工艺,而最近几年的激光手持焊,量也越来越大,技术也越来越成熟和稳定,目前阶段已经卷到了毛利<15%的程度,加上各项成本后,基本上整个行业都处于盈亏平衡点的边缘。

而激光焊接领域最近几年已经突破的激光锡焊的应用,属于细分领域的细分行业,虽然电子产品领域和电子通讯领域等行业,最近几年整体呈现下降态势,而激光锡焊的技术突破,却整体实现了高速增长的态势。

相比与传统的焊接技术,特别是在汽车电子、FPC领域、3C电子领域和电子通讯领域和仪器仪表、传感器等领域,激光锡焊的优势明显:

(1)、激光锡焊技术可以实现无接触方式的焊接。这种焊接方式不需要与工件接触,只需要激光束对焊点照射或者加热,在生产制造中可以实现更高的效率和更准确的焊接质量。

(2)、激光锡焊技术可以对各种3C行业的产品进行焊接,而且焊点美观,无虚焊、连焊等不良。这种激光焊接技术可以实现对FPC薄板和小器件的高精度焊接,而且焊接质量比传统的激光焊接方式更优。

(3)、激光锡焊技术可以针对不同工件材料,进行高精度的定位和控制。这种技术可以焊接各种材质的工件,包括金属、非金属以及复合材料,在不同材质的焊接中,能够保证焊接质量和焊接效率。

(4)、激光锡焊技术可以减少对工件的热影响。这种技术的热影响区域更小,能够减少对工件的热变形和热影响,提高焊接的质量和效率。

下面我们将对激光锡焊的应用进行更深一步的了解:

我们目前的激光锡焊的方式主要是:激光喷锡球、激光点锡膏、激光点锡丝(激光点锡条、激光点锡环,此类或可归为同一种方式)

一、激光锡焊——激光锡球

此类激光锡焊的原理,我们可以参考下图:主要就是激光植球和激光喷球(锡球)

主要的核心技术点,就是激光植球(锡球)的技术问题点,而激光植球(锡球)的核心点就是选择不同类型的激光器从而实现,目前为了实现激光植球(锡球)的小直径(100μm—200μm)和更高效率的植球速度(5-10个/S),通常选用光纤激光器来实现更高效率的植球速度和更小直径的锡球。

下面是激光锡焊—激光锡球的工艺流程,大家可以参考:

此类激光锡焊—激光锡球的工艺应用,特别适合小直径的激光锡焊工艺,特别是在FPC领域、3C电子、VCM音圈马达、CCM摄像头模组、蓝牙耳机、芯片等领域,对锡球的球径有严格要求的条件下,采用激光锡球的方式非常合适。

二、激光锡焊——激光锡膏

此类激光锡膏的原理,我们可以参考下图:(主要就是点锡膏和激光再熔)

其主要的核心点就是:点锡膏和激光再熔,而点锡膏通常采用精密气动点膏阀(类似精密气动点胶阀),控制方式通常采用电子或气动方式,要求有压力调整范围和设定范围,从而实现精密点锡膏;而再熔的方式就是激光的照射或者说激光加热从而实现激光再熔,此类激光再熔通常采用半导体激光器,通过设定不同的温度和时间,从而实现激光再熔,此处有个核心要点就是半导体激光器的光束整形,如何实现更高效率的激光再熔,对光学和热力学都要有深入的研究才可以实现。

下面是激光锡焊——激光锡膏的工艺流程,大家可以参考:

此类激光锡焊—激光锡膏的工艺应用,特别适合汽车电子、光通讯、智能穿戴、家用电器、仪器仪表、医疗电子等行业的应用。特别是不同种类材料的焊接,用激光锡膏的方式,是最合适的一种方式。

三、激光锡焊——激光锡丝

此类激光锡丝焊接的原理,就如同传统的焊接方式一样,主要由精密送丝机构和激光再熔锡丝的焊接方式,这个很好理解,参考下图:

此类激光锡焊——激光锡丝的焊接方式,主要考验的各自厂家的精密送丝能力和激光再熔锡丝的加热效率的核心问题点,精密送丝主要常规的兼容0.3—1.2mm的锡丝,而激光器普遍也是采用半导体激光器,需要进行光束整形,从而实现更高效率再熔锡丝的能力,且焊接头也有两种常用方式(振镜焊接头和准直焊接头),从而对锡丝进行熔化。

此类激光锡焊—激光锡丝的工艺应用,特别适合PCBA、汽车电子、家用电器、仪器仪表、传感器等行业的应用。

以上是市面上主要的3种激光锡焊的常规应用和介绍,总之,在传统激光焊接的方式无法实现的时候,不妨试一试激光锡焊工艺。

特别是:

FPC领域、3C电子、VCM音圈马达、CCM摄像头模组、蓝牙耳机、芯片、汽车电子、光通讯、智能穿戴、家用电器、仪器仪表、医疗电子、PCBA、传感器、电器电机、电连接器、5G基站天线、电容电阻、硬盘磁头、热敏元件、光敏元件等行业的应用。

转自:激光老李

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