付秀

[摘           要]  随着智能制造时代的来临，电子行业所采用的集成电路板和元器件也不断向小型化及微型化发展。激光焊接技术以稳定、高效、便捷等特点，被广泛应用在小微型电子元器件和集成电路的点焊、钎焊以及封装焊接过程中。

[关    键   词]  激光;焊接;小微;电子行业

[中图分类号]  TG456.7           [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）47-0162-02

随着科技的进步以及智能制造时代的来临，激光以其独特的优点被应用在各个领域中。激光热加工方式中的激光焊接在加工过程中具有纯净焊缝和净化熔池等功能，用于同种金属或不同种类金属材料间的焊接，在小微型电子元器件和集成电路的点焊以及封装焊接过程中得到了广泛的应用。

一、激光焊接原理与特点

激光焊接是通过调整激光参数，使待加工材料的微小区域在高能量激光束的照射下快速熔化之后又冷却結晶形成特定的焊缝或熔池。激光焊接可以通过电脑进行精准操控，对多种同类或不同类金属之间及合金材料实现无接触加工、多种焊接组合加工和自动化加工，具有外观工艺好、密封性好、精度高等特点。

二、激光焊接技术在小微电子行业的应用

随着智能制造时代的来临，电子行业所采用的元器件也不断向小型化及微型化方向发展，传统的焊接技术在焊接光敏元件、热敏元件、PCB板及柔性电路板时，容易造成脱焊、焊点强度低、电子元件损伤等情况。采用激光焊接技术，可以使焊接质量得到质的提升。激光焊接以熔深大、变形小、效率高、热影响区小、焊点无污染等特点，在小微电子领域应用越来越广泛。

（一）激光锡焊在电子行业的应用

激光锡焊是利用激光束的热能使锡料熔融并与焊件紧密结合在一起的焊接方法，从而取得电子元件的连接、导通和加固的效果，非常适合小微型电子元器件、结构复杂电路板及PCB板的焊接。

1.锡丝填充激光焊接应用

锡丝填充激光焊接又可称为激光送丝焊，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。激光送丝焊接的焊点饱满，与焊盘润湿性好，适用性强。如集成电路板及其单一电子元器件锡焊能充分体现出优越性。

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。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，离丝速度慢会出现多余焊丝堵住送丝嘴的现象。

2.锡膏填充激光焊接应用

锡膏填充激光焊接又可称为激光锡膏焊，通过设备和仪器控制锡膏锡量，在焊点被预热之后锡膏被激光加热并彻底潮湿焊盘，从而实现最佳的焊接效果。激光锡膏焊广泛应用在微小型的精密零件、工件的加固以及预上锡方面，对柔性电路板的焊接效果极佳。

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。

3.锡球填充激光焊接应用

锡球填充激光焊接又称激光锡球焊，是通过精密设备控制激光加热熔化后的锡球，使其坠落到焊盘上并与焊盘润湿的一种焊接方法。通过精准控制，可以使焊盘焊点饱满圆滑，一致性好，焊盘不需要后续清洗或表面处理等额外工序，有效减少焊接过程中挥发物对操作人员的伤害和影响，对漆包线锡焊及细小焊盘焊接展现出优越性。

4.激光喷锡焊接应用

激光喷锡焊接技术是一种新兴的微电子封装与互连技术，利用激光和惰性气体的相互作用，将具有合适温度的熔融锡料液滴通过精准控制喷射到金属焊盘上之后，在金属焊盘上形成凸点或实现键合。与普通钎焊方法相比，具有焊接速度快、非接触、钎料精确可控等优点，因此，激光喷锡焊接技术在高清摄像头模组及精密声控器件、数据线焊点组装焊接等方面展现出了超强的优越性。

（二）激光焊接技术在传感器封装上的应用

传感器是一种高精度检测装置，在工业生产中越来越重要，是实现智能制造的基石，受应用环境限制需金属封装，采用激光深熔焊接封焊传感器金属外壳是当下最流行的一种加工方式。如矿井下环境对传感器密封性要求很高，采用激光焊接后，金属外壳表面光滑无缺陷，焊缝硬度与基材相当，焊接过程中不会导致传感器内部光敏元件损坏，外观效果和密封性极佳。

（三）激光焊接技术在集成电路板上的应用

随着科技进步发展，小微电子产品的集成电路焊接对精度和质量要求也逐步提高，以高能量、高密度的激光束作为热源，将熔点低于焊件的焊料熔化，从而实现集成电路板元件器或端子的有效焊接的方式在现阶段得到了广泛的应用。

1.集成电路引线焊接

集成电路内引线焊接时，一般采用激光中心穿透熔化焊接的方式，将激光焊接的光斑大小控制在150tan以内，在硅片基底上镀上薄薄的一层铝膜，或者是使不同材料的金属片有序焊接在一起。

集成电路外引线焊接时，一般采用脉冲激光焊接的方式，将扁平引线焊接在硅片的梁式引线接点上。焊接过程中不需要使用任何焊剂，以此减少热冲击对电路管芯造成的损伤和影响，从而大大提高了电路的效能和质量。

2.集成电路封装焊接

集成电路封装的质量直接影响到整个电路的稳定性和可靠性，采用YAG激光器进行脉冲激光焊接封装集成电路时，以单点重复的方式进行焊接，不仅可以提高集成电路封装的气密性，还能大大提升产品的合格率和性能。

3.集成电路修补焊接

集成电路在使用过程中，由于操作不当、长期外加的电压电流过大、灰尘过多或温度过高等原因，会造成集成电路上某些电子元件损坏以及光掩膜损坏，从而出现短路、断路、漏电等现象，甚至会危害到操作人员的人身安全。如果是集成电路上电子元件损坏时，可采用脉冲激光并配合使用特殊的气体或者化学气象沉积技术，在原有的集成电路上进行破损元件重连或者重新更改连接线路的方式进行激光修补;如果是光掩模损坏时，就需要对光掩模进行激光修复。通过上述激光修补技术，不仅可以提高集成电路的重复使用率、降低成本，还能提升集成电路的可靠性和安全性。

（四）激光焊接技术在电池上的应用

充电电池以高循环、高能量和污染小等优势备受关注，在电池的生产制造过程中也有很多部件和工序用到了激光焊接技术。

1.纽扣电池的焊接

新型可充电式纽扣電池因其小巧且可储能的功能，在通讯、医疗、家用和物联网等领域得到了广泛的应用。激光焊接技术在纽扣电池的加工制作过程中，在实现纽扣电池的加工技术多样性的同时，还能使产品的一致性得到提高，并且降低加工过程对电池的伤害，特别是在不同种材料焊接上优势明显，可以有效降低脆性化合物的生成。

2.电池的极耳焊接

现如今的电池极耳焊接基本采用的是超声波焊接工艺，在极耳的焊接区域容易出现虚焊、漏焊、极耳破损以及焊缝强度低等缺陷。采用多点激光扫描焊接方式焊接极耳，可有效提高极耳与极片之间的稳定性和安全性，还能降低电池电芯内阻，有效提升电池性能和焊接效率。

3.电池的极带焊接

电池极带采用激光点焊或激光连续焊接时，在纯铝带、镍带、铝镍复合带以及少量的铜带的窄带电池极带产生的焊斑很小，以独特的优势被广泛应用。

4.电池壳体封装焊接

在方形电池壳体封装焊接过程中，通常采用激光连续焊接的方法以侧焊或者顶焊（立焊）的方式来完成。侧焊对电池内部损伤小，但需要四个收口节点，所以焊接后导致凸起。立焊只需要在一个面完成，所以只有一个收口节点，避免侧漏，且焊接过程无飞溅、焊缝表面平滑均匀无缺陷、外观效果和密封性极好，利于量产。

（五）激光焊接技术在手机上的应用

随着5G技术和智能制造的发展，如今的手机在功能方面也越来越丰富，而内部结构也是越来越复杂。手机内各金属零件的焊接制作过程采用激光焊接时，可有效避免元器件损伤，实现手机内部零件的完美镶嵌与贴合。在手机芯片和线路板激光焊接过程中，采用高速全自动耦合激光焊接系统将镀金铝、镀铜钢、镀金钢等材质的弹片焊接在导电位或手机上，起到抗氧化、抗腐蚀的作用，能够便捷地对电子元器件的随意部位开展平焊和斜焊等组成焊接，有效避免了焊后偏移对产品特性的危害，提升产品的合格率。

激光焊接技术在小微电子领域的应用虽然达到了显著效果，但也存在很多问题，如会出现焊接系统的投资成本大、占用资源多等因素，而且材料表面状态会影响焊接效果。这就要求激光焊接技术要结合材料特性及工艺研究，不断提高激光能量、加工精度及工业自动化，使激光焊接技术在向小型化焊接、集成化焊接、智能化焊接及系统化焊接领域发展的同时，还要朝实用化、高效化及多样化的方向跟进，以适应新材料、新结构、新模式的生产需要，推动激光焊接技术迅速发展和产业化应用。

参考文献：

[1]汪健坤.激光焊接技术最新研究进展及应用现状[J].金属加工（热加工），2020（3）.

[2]崔云龙.浅析激光焊接技术特征及实践应用[J].广西农业机械化，2019（6）.

[3]季炼平.激光焊接技术及其应用探究[J].山东工业技术，2018（12）.

[4]宋芳芳.异种金属激光焊接的温度场分析方法及应用[J].焊接技术，2016（12）.

[5]雷威.半导体激光锡焊系统集成实现与技术研究[J].华中科技大学，2016（5）.

◎编辑 原琳娜