柔性電路板激光錫焊過(guò)程及優(yōu)點(diǎn)

柔性電路板(FPC)激光錫焊是通過(guò)激光發(fā)生器產(chǎn)生高能量密度的光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后精準(zhǔn)作用于焊點(diǎn)，使錫料快速熔融并與 FPC 焊盤、待焊元件形成可靠連接的工藝，全程能最大程度保護(hù) FPC 的柔性基材不受高溫?fù)p傷。

一、詳細(xì)焊接過(guò)程(以常用的 “激光 + 預(yù)涂錫膏” 工藝為例)

整個(gè)過(guò)程可分為 5 個(gè)核心步驟，每個(gè)步驟的精準(zhǔn)控制直接影響焊接質(zhì)量：

前期準(zhǔn)備階段

基材與元件預(yù)處理：清潔 FPC 焊盤和待焊元件引腳，去除表面氧化層或油污，通常使用無(wú)水乙醇擦拭或等離子清洗。

錫料預(yù)置：在 FPC 焊盤上通過(guò)鋼網(wǎng)印刷或點(diǎn)膠方式涂抹適量錫膏，錫膏類型需匹配 FPC 基材耐溫性(如低溫鉍基錫膏)，避免后續(xù)加熱損傷基材。

元件定位與固定：將待焊元件(如芯片、連接器)精準(zhǔn)放置在涂有錫膏的焊盤上，使用真空吸附夾具或粘性固定片固定 FPC 和元件，防止焊接時(shí)因 FPC 變形導(dǎo)致錯(cuò)位。

視覺(jué)定位階段

設(shè)備搭載的高清視覺(jué)系統(tǒng)會(huì)拍攝 FPC 和元件的位置圖像，與預(yù)設(shè)的焊接坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)計(jì)算偏差值。

系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)調(diào)整 FPC 或激光頭位置，確保激光光斑能精準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)每個(gè)焊點(diǎn)，定位精度通常可達(dá) ±0.01mm，適配 FPC 上的超小焊點(diǎn)需求。

激光加熱熔融階段

激光發(fā)生器根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)(功率、脈寬、頻率)輸出激光，光束經(jīng)聚焦鏡聚焦成微米級(jí)光斑(最小可至 50μm)，垂直或傾斜作用于焊點(diǎn)處的錫膏。

錫膏在激光高能量作用下快速吸收熱量，通常在 0.1-1 秒內(nèi)達(dá)到熔融溫度(低溫錫膏約 138-183℃，常規(guī)錫膏約 217-227℃)，形成熔融的錫液。

此階段需嚴(yán)格控制激光能量：能量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致錫膏熔融不充分，出現(xiàn)虛焊;能量過(guò)高則會(huì)使錫液飛濺，或熱量傳導(dǎo)至 FPC 基材，造成基材碳化、褶皺。

保溫與潤(rùn)濕階段

激光保持低功率輸出或短暫停留，維持錫液溫度在熔融狀態(tài)，讓錫液充分潤(rùn)濕 FPC 焊盤和元件引腳表面，形成良好的金屬間化合物(IMC)。

金屬間化合物是確保焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度和電氣導(dǎo)電性的關(guān)鍵，此階段需控制保溫時(shí)間(通常 0.05-0.5 秒)，避免 IMC 層過(guò)厚導(dǎo)致焊點(diǎn)變脆。

冷卻固化與檢測(cè)階段

激光停止輸出，錫液在空氣中或惰性氣體(如氮?dú)?保護(hù)下快速冷卻，1-3 秒內(nèi)固化成型，形成穩(wěn)定的焊點(diǎn)。

焊接完成后，視覺(jué)系統(tǒng)或 AOI(自動(dòng)光學(xué)檢測(cè))設(shè)備會(huì)對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行外觀檢測(cè)，判斷是否存在虛焊、漏焊、焊點(diǎn)偏移、錫珠等缺陷;部分高精度場(chǎng)景還會(huì)進(jìn)行電氣性能測(cè)試(如導(dǎo)通電阻測(cè)試)，確保焊接可靠性。

二、相比傳統(tǒng)焊接(如熱風(fēng)焊、烙鐵焊)的核心優(yōu)點(diǎn)

柔性電路板激光錫焊的優(yōu)點(diǎn)主要圍繞 FPC“柔性、不耐高溫、高密度” 的特性展開(kāi)，具體可分為 4 類：

1. 對(duì) FPC 基材保護(hù)性更強(qiáng)

熱影響區(qū)(HAZ)極小：激光能量集中在焊點(diǎn)，熱影響區(qū)通常小于 0.1mm，遠(yuǎn)小于熱風(fēng)焊(1-3mm)和烙鐵焊(0.5-1.5mm)，能避免 FPC 基材(如 PI、PET)因高溫出現(xiàn)變形、褶皺、老化或性能衰減。

無(wú)物理接觸損傷：激光焊接無(wú)需烙鐵頭與 FPC 直接接觸，不會(huì)因機(jī)械壓力導(dǎo)致 FPC 焊盤脫落或基材破損，尤其適合超薄(厚度<0.1mm)FPC 的焊接。

2. 焊接精度與可靠性更高

超小焊點(diǎn)適配性：激光光斑可精準(zhǔn)控制在 50-500μm，能焊接 FPC 上 01005(0.4mm×0.2mm)超小元件、BGA(球柵陣列)芯片的微型焊點(diǎn)，以及間距<0.1mm 的高密度引腳，滿足電子器件小型化需求。

焊點(diǎn)質(zhì)量穩(wěn)定：激光參數(shù)(功率、時(shí)間、光斑)可通過(guò)軟件精確調(diào)控，每個(gè)焊點(diǎn)的加熱過(guò)程高度一致，焊點(diǎn)合格率通常可達(dá) 99.5% 以上，遠(yuǎn)高于人工烙鐵焊的隨機(jī)性誤差。

抗氧化性更好：可搭配氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，在焊接區(qū)域形成惰性氣體氛圍，防止錫液和焊盤在高溫下氧化，減少焊點(diǎn)中的氧化物雜質(zhì)，提升焊點(diǎn)電氣導(dǎo)電性和長(zhǎng)期可靠性。

3. 工藝靈活性與效率更優(yōu)

適配復(fù)雜焊接場(chǎng)景：激光可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)任意路徑的移動(dòng)，能焊接 FPC 彎曲、折疊后的三維焊點(diǎn)，或不規(guī)則形狀的特殊焊點(diǎn)(如弧形焊盤)，而傳統(tǒng)熱風(fēng)焊受氣流方向限制，難以適配非平面焊接。

自動(dòng)化集成度高：激光錫焊設(shè)備可與 FPC 生產(chǎn)線的上料、定位、檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化焊接，單臺(tái)設(shè)備每小時(shí)可完成 3000-10000 個(gè)焊點(diǎn)，效率是人工烙鐵焊的 5-10 倍。

適配多種錫料類型：可兼容錫膏、錫球、錫絲等不同形態(tài)的錫料，且能根據(jù) FPC 基材耐溫性選擇低熔點(diǎn)錫料(如鉍基)，進(jìn)一步擴(kuò)大工藝適用范圍。

4. 長(zhǎng)期使用成本更低

耗材損耗少：激光頭使用壽命可達(dá) 10 萬(wàn)小時(shí)以上，無(wú)需頻繁更換;相比烙鐵焊的烙鐵頭(壽命約 100-500 小時(shí))，減少了耗材更換成本和停機(jī)時(shí)間。

后期維護(hù)成本低：自動(dòng)化焊接減少了人工操作，降低了因人工失誤導(dǎo)致的 FPC 報(bào)廢率;同時(shí)，焊點(diǎn)可靠性高，能減少終端產(chǎn)品的售后維修成本。