激光焊接工艺参数DOE验证_激光焊的工艺参数和效果

本文目录一览：

• 1、激光焊接技术的工艺参数
• 2、科普：微电子行业必不可少的激光锡焊
• 3、激光 焊接是为何会有 气孔？

激光焊接技术的工艺参数

连续CO2激光焊的工艺参数 　厚度/mm 焊速/(cm/s) 缝宽/mm 深宽比 功率/kw 对接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.81 0.45 全焊透 5 0.25 1.48 0.71 全焊透 5 0.42 0.47 0.76 部分焊透 55 17-7不锈钢（0Cr7Ni7A1） 0.13 4.65 0.45 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.13 2.12 0.50 全焊透 5 0.20 1.27 0.50 全焊透 5 0.25 0.42 1.00 全焊透 5 6.35 2.14 0.80 7 3.5 8.9 1.27 1.00 3 8 12.7 0.42 1.00 5 20 20.3 21.1 1.00 5 20 6.35 8.47 —— 3.5 16 因康镍合金600 0.10 6.35 0.25 全焊透 5 0.25 1.69 0.45 全焊透 5 镍合金200 0.13 1.48 0.45 全焊透 5 蒙乃尔合金400 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 工业纯钛 0.13 5.92 0.38 全焊透 5 0.25 2.12 0.55 全焊透 5 低碳钢 1.19 0.32 —— 0.63 0.65 搭接焊缝 镀锡钢 0.30 0.85 0.76 全焊透 5 302不锈钢（1Cr18Ni9） 0.40 7.45 0.76 部分焊透 5 0.76 1.27 0.60 部分焊透 5 0.25 0.60 0.60 全焊透 5 角缝焊 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.25 0.85 —— —— 5 端接焊缝 321不锈钢（1Cr18Ni9Ti） 0.13 3.60 —— —— 5 0.25 1.06 —— —— 5 0.42 1.90 —— —— 5 17-7不锈钢（0Cr17Ni7A1） 0.13 3.60 —— —— 5 因康镍合金600 0.10 1.06 —— —— 5 0.25 0.60 —— —— 5 0.42 0.76 —— —— 5 镍合金200 0.18 1.06 —— —— 5 蒙乃尔合金400 0.25 激光深熔焊接的主要工艺参数 激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池，当某些材料焊接可不计较表面氧化时则也可不考虑保护，但对大多数应用场合则常使用氦、氩、氮等气体作保护，使工件在焊接过程中免受氧化。氦气不易电离（电离能量较高），可让激光顺利通过，光束能量不受阻碍地直达工件表面。这是激光焊接时使用最有效的保护气体，但价格比较贵。氩气比较便宜，密度较大，所以保护效果较好。但它易受高温金属等离子体电离，结果屏蔽了部分光束射向工件，减少了焊接的有效激光功率，也损害焊接速度与熔深。使用氩气保护的焊件表面要比使用氦气保护时来得光滑。氮气作为保护气体最便宜，但对某些类型不锈钢焊接时并不适用，主要是由于冶金学方面问题，如吸收，有时会在搭接区产生气孔。使用保护气体的第二个作用是保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。特别在高功率激光焊接时，由于其喷出物变得非常有力，此时保护透镜则更为必要。保护气体的第三个作用是对驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽很有效。金属蒸气吸收激光束电离成等离子云，金属蒸气周围的保护气体也会因受热而电离。如果等离子体存在过多，激光束在某种程度上被等离子体消耗。等离子体作为第二种能量存在于工作表面，使得熔深变浅、焊接熔池表面变宽。通过增加电子与离子和中性原子三体碰撞来增加电子的复合速率，以降低等离子体中的电子密度。中性原子越轻，碰撞频率越高，复合速率越高；另一方面，只有电离能高的保护气体，才不致因气体本身的电离而增加电子密度。表 　常用气体和金属的原子(分子)量和电离能

材料 氦 氩 氮 铝 镁 铁原子(分子)量 4 40 28 27 24 56电离能(eV) 24.46 15.68 14.5 5.96 7.61 7.83从表可知，等离子体云尺寸与采用的保护气体不同而变化，氦气最小，氮气次之，使用氩气时最大。等离子体尺寸越大，熔深则越浅。造成这种差别的原因首先由于气体分子的电离程度不同，另外也由于保护气体不同密度引起金属蒸气扩散差别。氦气电离最小，密度最小，它能很快地驱除从金属熔池产生的上升的金属蒸气。所以用氦作保护气体，可最大程度地抑制等离子体，从而增加熔深，提高焊接速度；由于质轻而能逸出，不易造成气孔。当然，从我们实际焊接的效果看，用氩气保护的效果还不错。等离子云对熔深的影响在低焊接速度区最为明显。当焊接速度提高时，它的影响就会减弱。保护气体是通过喷嘴口以一定的压力射出到达工件表面的，喷嘴的流体力学形状和出口的直径大小十分重要。它必须以足够大以驱使喷出的保护气体覆盖焊接表面，但为了有效保护透镜，阻止金属蒸气污染或金属飞溅损伤透镜，喷口大小也要加以限制。流量也要加以控制，否则保护气的层流变成紊流，大气卷入熔池，最终形成气孔。为了提高保护效果，还可用附加的侧向吹气的方式，即通过一较小直径的喷管将保护气体以一定的角度直接射入深熔焊接的小孔。保护气体不仅抑制了工件表面的等离子体云，而且对孔内的等离子体及小孔的形成施加影响，熔深进一步增大，获得深宽比较为理想的焊缝。但是，此种方法要求精确控制气流量大小、方向，否则容易产生紊流而破坏熔池，导致焊接过程难以稳定。 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制

激光深熔焊接时，不管焊缝深浅，小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时，焊缝尾端将出现凹坑。另外，当激光焊层覆盖原先焊缝时，会出现对激光束过度吸收，导致焊件过热或产生气孔。为了防止上述现象发生，可对功率起止点编制程序，使功率起始和终止时间变成可调，即起始功率用电子学方法在一个短时间内从零升至设置功率值，并调节焊接时间，最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。

科普：微电子行业必不可少的激光锡焊

随着电子元器件的精、薄、短、小、差异化发展，传统的工艺已经越来越无法满足超细小化电子基板、多层化的点状零件焊接需求。激光锡焊以「非接触焊接、无静电、可实时质量控制」等技术优势逐渐成为弥补传统焊接工艺不足的新技术，并得到了行业的广泛应用。随着市场的要求更多，激光锡焊技术也为电子产业带来更多的发展空间。

激光锡焊原理是利用激光作为加热光源，传输光纤与激光焊接头相互配合，将激光聚焦于焊接区域，激光辐射能转换成热能，熔化锡材，完成焊接。

激光焊接按照锡料状态分为锡膏、锡丝以及锡球激光焊。相比传统波峰焊、回流焊、手工烙铁锡焊等锡焊工艺， 激 光 锡 焊  的 激 光 光 源 主 要 为 半 导 体 光 源（808-980nm）。由于半导体光源属近红外波段，具有良好热效应，其特有的光束均匀性与激光能量的持续性，对焊盘的均匀加热、快速升温效果显著，具有焊接效率高、焊接位置可精确控制、焊点一致性好等优势， 非常适合小微型电子元器件、结构复杂电路板及 PCB 板等微小复杂结构零件的精密焊接。

电子行业是国家战略性发展产业，时下，消费电子行业存量市场空间依然非常大；一方面，个人电脑、平板电脑、智能手机都已经开始进入红海的竞争格局，随之而来的将是各自产品在技术创新上的突破，从而带来新的技术应用和工艺变革。另外，随着技术进一步的创新，在消费电子领域也涌现出一批新产品。如智能手表、智能手环为代表的可穿戴设备、AR/VR、消费无人机等，这些新兴的消费电子产品发展迅猛。

锡联万物。当下，市场正朝着纵向数量的增长和横向应用领域的扩展，随之而来的是市场对电子元器件需求的增长， 锡焊是其生产工艺中必不可少的环节， 因此，包括上游产业链也相继寻找激光锡焊工艺解决方案。相信激光锡焊在目前及未来很长的时间将会有惊人的爆发式增长和较为庞大的市场体量。

1.激光锡膏焊

激光锡膏焊是以激光为热源加热锡膏融化的激光焊接技术。通过将锡膏涂覆在焊盘上，采用激光加热将锡膏熔化然后凝固形成焊点，操作比较简单。但由于锡膏是由小颗粒锡珠组合成，在激光光斑作用的边缘由于热量较低导致部分锡珠没有完全熔化而形成残留，对电路板有造成短路的风险，因此，激光锡膏焊尽量采用防飞溅锡膏以避免飞溅的锡珠造成短路。

激光锡膏焊一般应用在微小型的精密零件、工件的加固以及预上锡方面，此外，也适用于电路导通焊接，对于柔性电路板的焊接效果非常好，比如塑料天线座，因其不存在复杂电路，通过锡膏焊往往能达到不错的效果。

2.激光锡丝焊接

激光预热焊件后，自动送丝机构将锡丝送到指定位置后，激光将低于焊件的焊料熔化完成焊接。

激光送丝焊接具有结构紧凑、一次性作业的特点，焊点饱满，与焊盘润湿性好，尤其适合PCB电路板、光学元器件、声学元器件、半导体制冷元器件等集成电路板及其单一电子元器件锡焊。

联赢激光自主研发的 PCB 锡焊倒挂焊接台 是专为 SMT 行业相关 PCB 板激光送丝锡焊工序定制，既支持上下游工序设备的无缝衔接自动生产，也支持手动人工上下料，实现焊接工位的精确快速定位和激光功率的稳定输出，送锡精准且与激光加热协调运作。该设备整机效率高、维护少、焊点质量牢固可靠、成形美观，能帮助客户有效提高焊接质量及效率。

另外，UW这里也要提醒大家， 材料预热、送丝熔化及抽丝离开三个步骤的精准实施是决定激光送丝焊焊接是否完美的关键点。 比方说，预热 PCB 焊盘时，温度一定要严格控制，温度高会对 PCB 焊盘及现有电子元件造成损伤，温度低无法起到预热效果。送丝和离丝速度要快，送丝速度慢，会产生激光烧灼 PCB 的现象，离丝速度慢则会出现多余焊丝堵住送丝嘴的现象。

3. 激光锡球焊

激光锡球焊分为喷球焊接和植球焊接，是一种全新的锡焊贴装工艺。这种工艺的主要优点是能实现极小尺寸的互连，熔滴大小可小至几十微米。能将容器中的锡球通过特制的单锡珠分球系统转移至喷射头，通过激光的高脉冲能量，瞬间熔化置于喷射头上的锡球，再利用惰性气体压力将熔化后的锡料，喷射到焊点表面，形成互联焊点。

由于锡球内不含助焊剂，激光加热熔融后不会造成飞溅，凝固后饱满圆滑，对焊盘不存在后续清洗或表面处理等附加工序。且锡量恒定，分球焊接速度快、精度高， 尤其适合高清摄像头模组及精密声控器件、数据线焊点组装等细小焊盘及漆包线锡焊。

联赢激光自主研发的锡球喷射焊接台采用双工位工作模式，最大限度利用锡球出射头提高焊接效率， 出球速度最快达 3 球/s 。焊接部分搭载直线电机结合送料研磨模组实现短距离平稳启停、长间距快速响应。高标准的重复定位精度保证产品焊接一致性、稳定性。此外，该设备操作简便，焊接过程中无需工具接触，避免了工具与器件表面接触而造成器件表面损伤， 满足精密电子元器件焊接要求的同时，能帮助客户极大程度提高产能。

时下，国内微电子企业PCB、FPCB板主件、晶振元件、倒装芯片等制造过程已经越来越多地使用激光锡焊。具体表现在微电子封装和组装中，激光锡焊已经用于高密度引线表面贴装器件的回流焊、热敏感和静电敏感器件的回流焊、选择性再流焊、BGA 外引线的凸点制作、Flip chip 的芯片上凸点制作、BGA 凸点的返修、TAB 器件封装引线的连接、摄像头模组、VCM音圈马达、CCM、FPC、连接器、天线、传感器、电感、硬盘磁头、扬声器、喇叭、光通讯元器件、热敏元件、光敏元件等传统方式难以焊接的产品上。

在锡焊领域，联赢激光将同轴温度反馈、异形光斑等核心技术应用到其中，拥有激光锡焊实验平台能力、激光锡焊焊后检测能力及DOE验证能力，拥有锡膏焊接头、锡球焊接头、锡丝焊接头、温控仪、送丝机、点胶阀、锡丝（0.3-1.2mm）、锡球（0.1-2.0mm）、锡膏（低、中、高温）等激光锡焊专用焊接部件，并积累大量应用案例。

目前，联赢激光锡焊设备及相关解决方案已广泛应用到汽车制造、消费电子、光通讯、五金家用、航天航空、传感器等行业。

作为智能激光焊接专家，联赢激光自创立以来，始终坚持从实际产业需求出发，紧紧围绕激光焊接开发系列设备及自动化产线，经过16年潜心研发与技术积淀，在动力电池、汽车制造、光通讯、锡焊、塑料焊等近三十个应用领域新工艺、新技术层出不穷，能针对客户不同需求，为客户提供量身定制的激光焊接及自动化解决方案。

激光 焊接是为何会有 气孔？

异物进入焊接过程，是激光焊接产生气孔的主要原因。因此工件、焊丝、保护气体的纯净非常重要；

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