激光焊接（Laser Welding）

是什么

激光焊接（Laser Welding）用高度集中的激光束作热源，把工件局部熔化（加或不加填料）后凝固连接。它的最大特点是非接触、能量集中、热影响区（HAZ）小，不压不撞基板，能进入烙铁头够不到的狭窄、密集组装位置。

在电子组装里要分清两类：

类型	是否熔母材	填料	场合
激光焊接	熔母材（熔焊）	可加 / 不加	金属引脚、引线框架、结构接点
激光软钎焊（Laser Soldering）	只熔填料，不熔母材	锡丝 / 锡膏	PCB 点焊、局部维修、连接器

判据与锡焊一致：软钎焊熔填料、不熔母材；激光（熔）焊则把母材熔在一起。

设备与工装

激光器（按场合选）

类型	波长 / 特点	场合
YAG 固体激光	1064 nm，脉冲	金属点焊，如 AMADA YAG 200W
半导体 / 光纤激光	808 / 940 / 980 nm	激光软钎焊，常用 20/30/50 W

激光软钎焊系统主要配置（以恒温激光焊锡系统为例）

部件	作用
激光 + 主机一体头	四点同轴（激光、CCD、测温、指示光）
光纤	传输光束，芯径 200～800 μm
光学头	透镜组聚光成所需光斑
PID 恒温系统	闭环实时控温，焊点温度 100～600℃ 连续可调
步进送锡系统	精密送丝，锡丝 Φ0.3～0.8 mm
精密滑台	重复定位精度 0.02 mm，含 X/Y/Z 轴
同轴 CCD	定位与加工监视

同类系统（如 RayMark）整机特点：非接触焊接、无机械应力损伤、动态控功率；恒温焊接机焊点温度恒定、可梯度加热，非恒温机则温度随时间快速上升、易烧毁焊点。

关键工艺要素

激光（熔）焊参数（干簧管 / 引线框架类实验，铜-铜、铁镍-铜）

材料组合	缓升	峰值功率	出光时间	缓降
铜-铜	0.3 ms	1.8 kW	3.5 ms	0.3 ms
铁镍合金-铜	0.3 ms	1.0～1.1 kW	3.5 ms	0.3 ms

• 光纤芯径影响光斑：02 光纤点焊直径约 0.58 mm，04 光纤约 0.73 mm；
• 反面激光（激光打在铜面上、下面为铁镍）焊点拉力略低于正面；铜面 0.25 mm、铁镍 0.2 mm 时从正面更利于强度；
• 加大功率（如 2.2 kW）会出现骨架破碎——"实际拉力大于读数"，说明过能量会伤结构。

激光软钎焊参数

• 激光功率：20/30/50 W（半导体光纤）；光斑 200 μm～几毫米；
• 单点焊接时间约 0.6～1.0 s；保证良率下焊点直径最小可达 0.2 mm；
• 送丝：锡丝 Φ0.25～0.8 mm（机器人 / 激光焊常用 0.2～0.375 mm 细丝）；
• 助焊剂：激光焊含芯焊锡线助焊剂含量需偏高，无铅（SAC305 类）推荐 4.3%～4.7%（重量） 以减少锡尖与桥接；
• 完整升温曲线上需保证焊丝与母材润湿充分，否则易生空隙（Void）导致强度下降。

质量要点与常见不良

不良	现象	根因	对策
虚焊 / 焊不上	未熔合、拉力低	功率不足、照射时间短、间隙大	提高功率 / 时间、预压贴合
融穿 / 损伤母材	第一层被熔穿、骨架破碎	能量过大、焦距偏	降功率、调焦距 / 离焦量
空洞 Void	焊点内部空隙	润湿不足、气体被包	调功率曲线、加助焊、清洁
焊点强度不稳	同名点拉力离散	材料间隙、镀层 / 清洁度差	预点焊贴合、清表面、锁参数
飞溅 / 锡珠	焊料喷溅	升温过快、功率过高	加缓升、降功率
对位偏移	光斑没打在焊点	定位 / CCD 偏差	CCD 校正、重校定位

校验与验收

拉力测试对比（同批干簧管零件，单位 N）

项目	电阻焊	激光焊（第一次）	激光焊（预点焊后）
拉力范围	30～40	20～40	32～40
断点位置	多为非焊点	多在焊点	焊点 / 非焊点

结论要点：

• 预先电阻点焊后再激光焊，焊接位置紧密贴合，激光焊拉力更稳定（32～40 N）；
• 两次激光焊强度均略低于电阻焊，可能与激光会熔穿第一层金属有关，属不同焊接方式的特点；
• 可靠性需进一步验证（空洞、疲劳等），不能只看单次拉力值。

验收应结合：外观（无融穿、无飞溅伤邻件）、拉力抽检、必要时切片看熔深 / 空洞。

保养要点

• 保持光纤端面、光学头镜片清洁，防污染烧蚀；
• 定期校定焦距与 CCD 定位精度；
• 激光器寿命长、功耗低、无烙铁头损耗，但需按手册做水冷 / 风冷与光路维护；
• 参数变更（功率、时间、焦距）后重打首件并记录。

关联标准与文件

• IPC-A-610（焊接外观）、IPC J-STD-004（助焊剂分类，如 CW-807 ROL0 无卤）
• 激光焊机设备操作指引（RayMark 恒温激光焊锡系统等）
• 激光点焊实验报告（参数表、拉力数据）
• 焊接工艺规范、首件与拉力测试记录