​随着信息技术的飞速发展,光通讯器件作为信息传输的核心元件,其应用前景愈发广阔而诱人。在未来的智慧城市、大数据中心、远程医疗、超高清视频传输等领域,光通讯器件将扮演不可替代的角色。

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一、光通讯器件的制造

在光通讯器件的制造领域,随着智能制造与自动化生产线的引入,正逐步改变着光通讯器件的生产模式。从原材料的精密处理到成品的质量检测,每一个环节都融入了先进的自动化设备和智能控制系统,这不仅提高了生产效率,还确保了产品的一致性和可靠性。在这样的生产环境下,光通讯器件的制造成本逐渐降低,市场普及率也随之提升。

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激光焊锡工艺作为现代精密制造领域的一项重要技术,在光通讯器件封装中发挥着不可替代的作用。通过锡线填充焊接、锡膏填充焊接和喷锡球焊等多种焊接方式,激光焊锡技术能够满足光通讯器件封装中的多样化需求。下面紫宸激光将深入探讨激光焊锡工艺的几种主要焊接方式及其在光通讯器件封装中的具体应用。

二、激光焊锡的焊接方式

(一)锡线填充焊接

送丝激光焊锡是激光焊锡的主要形式之一。它采用独有送丝机构与自动工作台配合使用,通过模块化控制方式实现自动送丝和光输出。这种焊接方式具有结构紧凑的特点,一次性操作即可完成焊接任务。与其他焊接方法相比,其明显的优势在于一次性夹紧材料和自动完成焊接,具有广泛的适用性。主要应用领域是 PCB 电路板、光学组件、声学组件、半导体制冷组件和其他电子组件的焊接。焊点饱满,焊盘具有良好的润湿性。

(二)锡膏填充焊接

锡膏填充激光焊锡通常用于零件的加固或预镀锡。例如,通过锡膏在高温下熔化和加固屏蔽盖的四角,以及磁头触点的锡熔化;它也适用于电路传导焊接,对于柔性电路板,如塑料天线安装座,焊接效果非常好,因为其没有复杂的电路,所以锡膏焊接通常会取得良好的效果。

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对于精密和微型工件,锡膏填充焊接可以充分体现其优势。因为焊膏具有更好的热均匀性和相当小的等效直径,所以可以通过精密分配设备精确地控制锡点的数量,焊膏不容易飞溅,并且可以实现良好的焊接效果。

(三)锡球填充焊接

锡球填充激光焊锡适用于小焊盘和漆包线的焊接,可以达到良好的焊接效果。激光锡球焊接是一种将锡球放置在锡球喷嘴中,被激光熔化,然后掉落到焊盘上并用焊盘润湿的焊接方法。锡球是没有分散的纯锡的小颗粒,激光加热融化后不会引起飞溅,固化后将变得饱满而光滑,没有其他过程,例如垫的后续清洁或表面处理。

但这种焊接方式也有缺点,成本较高,其中的锡球喷嘴属于损耗品,在使用一定次数后将只能报废处理,而由于锡球喷嘴的超高精密性,对制造设备及制造工艺有相当高的要求,往往需要进口日本的零件,直接造成了使用成本高的痛点。

三、光通讯器件封装中的应用

1. 光模块内部焊接

光模块作为光通讯系统的核心部件,其内部包含光电子器件、功能电路和光接口等多个组成部分。激光焊锡技术能够实现对光模块内部焊接点的精确焊接,包括光纤连接器、光芯片、滤波器等关键部件。通过激光束的聚焦和控制,激光焊锡机能够确保焊接点的快速加热和精确定位,从而提高焊接的准确性和稳定性。这对于保证光模块的性能和可靠性至关重要。

2. 光纤连接器焊接

光纤连接器是光通讯系统中实现光纤连接的关键部件。在光纤连接器的焊接过程中,激光焊锡技术能够确保焊点的精确性和一致性,同时减少对光纤本身的热影响。这有助于降低光衰减和信号失真,提高光通讯系统的整体性能。

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3. 光芯片封装

光芯片是光通讯器件的核心部分,其封装质量直接影响到器件的性能和可靠性。激光焊锡技术能够实现对光芯片与基板之间的高精度焊接,确保焊点的牢固性和导电性。同时,由于激光焊接过程中热影响区小,因此能够减少对光芯片的热损伤,保护其性能不受影响。

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4. 精密元器件焊接

在光通讯器件封装中,还涉及到许多精密元器件的焊接,如电阻、电容、电感等。这些元器件尺寸微小且对焊接精度要求极高。激光焊锡技术能够精确聚焦到极小的焊点上,实现无接触、无应力焊接,确保元器件的完整性和焊接质量。

四、激光锡膏焊接的优势

激光锡膏焊接在光通讯模块中具有以下显著的优点。

其一,焊接牢固。通过在焊盘上涂抹锡膏,用激光加热熔化锡膏,凝固形成焊点,使得连接更加稳定可靠。

其二,变形小。在焊接过程中,对器件的热影响较小,能够有效避免因热变形而影响器件的性能。

其三,精度高。激光光斑可以达到微米级别,加工过程通过程序控制,能够精确地控制焊接位置和焊接量,提高了加工精度和一致性。

其四,速度快。相比传统的焊接方式,激光锡膏焊接能够在短时间内完成焊接任务,大大提高了生产效率。

其五,自动控制方便。可以通过自动化设备实现精确的控制和操作,减少了人为因素对焊接质量的影响。

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此外,激光锡膏焊接还具有操作相对简单的优点,只需要在焊盘上涂抹锡膏,然后用激光进行加热即可,不需要复杂的设备和工艺。同时,它也适用于各种不同的材料,包括金属、合金、塑料等,为光通讯器件的封装提供了更多的选择。

五、总结与展望

在光通讯器件封装中,传统的紫外线胶固定方式存在固化深度有限、受几何形状限制、连接不稳定、系统机构复杂、效率低等问题。而激光锡膏焊接以其焊接牢固、变形小、精度高、速度快、自动控制方便等优点,成为光通讯器件封装技术的重要手段。

然而,激光焊锡工艺也面临着一些挑战。例如,在电子组装工艺中,无铅化给传统的电子组装技术带来了挑战,无铅锡材料熔点高、润湿性弱、易氧化,对电子组装设备、电子元器件和印刷电路板的耐热性提出了更高的要求。同时,激光焊锡设备的高技术含量和高成本也限制了其发展。

尽管面临挑战,但激光焊锡工艺的发展前景广阔,能够实现高精度焊接,适用于更多领域,如微电子、医疗器械、航空航天等。随着新材料和新工艺的出现,激光焊锡机的应用领域将不断扩大,为更多行业提供解决方案。此外,激光焊锡技术节能环保,符合全球环保意识的增强,未来有望在绿色制造中扮演更重要的角色。