激光送錫絲焊接系統(tǒng)組成部分有哪些

激光送錫線系統(tǒng)是激光焊接在電子制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高精度錫焊的專用設(shè)備，其核心是將激光熱源與自動(dòng)送錫機(jī)構(gòu)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、可控的錫焊作業(yè)，完整系統(tǒng)主要由激光子系統(tǒng)、送錫子系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)、視覺(jué)定位子系統(tǒng)、工藝輔助子系統(tǒng)及控制系統(tǒng)六大模塊組成，各模塊協(xié)同保障焊接的穩(wěn)定性和一致性，具體如下：

激光子系統(tǒng)這是系統(tǒng)的核心熱源單元，決定焊接的熱輸入特性，主要包含：

激光器：主流為光纖激光器(1064nm 波長(zhǎng))，也可根據(jù)需求選用半導(dǎo)體激光器，功率一般在 10~200W 區(qū)間(電子元件焊接多為 20~50W)，需具備脈寬可調(diào)(ms 級(jí)脈沖或連續(xù)模式)、功率穩(wěn)定(波動(dòng)<±1%)的特性，適配不同錫焊場(chǎng)景的熱需求。

光路傳輸組件：包括光纖、準(zhǔn)直鏡、聚焦鏡、掃描振鏡(可選，用于無(wú)接觸大范圍焊接)，聚焦光斑直徑可控制在 50~200μm，確保熱量集中于焊接區(qū)域，減少對(duì)周邊元件的熱影響。

激光控制模塊：實(shí)現(xiàn)激光器的啟停、功率調(diào)節(jié)、脈寬 / 頻率切換，支持與送錫、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)序聯(lián)動(dòng)。

送錫子系統(tǒng)負(fù)責(zé)精準(zhǔn)輸送錫線至焊接工位，是保障焊料成型的關(guān)鍵，主要包含：

錫絲供給單元：錫絲盤、導(dǎo)向輪、矯直機(jī)構(gòu)，可適配 0.1~0.5mm 直徑的錫線(電子焊接常用 0.2~0.3mm)，矯直機(jī)構(gòu)確保錫線出絲方向穩(wěn)定，避免偏移。

送錫驅(qū)動(dòng)組件：步進(jìn)電機(jī) / 伺服電機(jī)、送絲滾輪，通過(guò)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)送錫速度(0.1~5mm/s 可調(diào))和送錫量的精準(zhǔn)控制，支持定量送錫(按長(zhǎng)度或重量)和連續(xù)送錫兩種模式。

出錫嘴：耐高溫陶瓷或鎢鋼材質(zhì)，孔徑略大于錫線直徑(間隙≤0.05mm)，出錫嘴需與激光焦點(diǎn)、焊接工位保持固定相對(duì)位置(一般出錫嘴前端距焊接點(diǎn) 0.5~1mm)。

送錫控制模塊：實(shí)現(xiàn)送錫與激光觸發(fā)的時(shí)序同步(如激光預(yù)熱 0.1~0.2s 后送錫，或送錫先行 0.05s)，避免出現(xiàn)虛焊或錫珠飛濺。

運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焊接工位的精準(zhǔn)定位和軌跡控制，分為兩種架構(gòu)：

平臺(tái)運(yùn)動(dòng)型：包含 XYZ 三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(重復(fù)定位精度 ±0.005mm)、旋轉(zhuǎn)軸(可選，用于異型元件焊接)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，適配 PCB、FPC 等平面或曲面元件的批量焊接。

振鏡掃描型：搭配二維 / 三維掃描振鏡(定位精度 ±5μm，掃描范圍 100×100mm~300×300mm)，無(wú)需平臺(tái)移動(dòng)，通過(guò)振鏡偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)激光光斑的高速軌跡控制，適用于微小元件(如傳感器引腳)的快速點(diǎn)焊。

運(yùn)動(dòng)控制器：集成運(yùn)動(dòng)算法，支持離線編程(導(dǎo)入 CAD 路徑)和示教編程，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜焊接軌跡的精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)。

視覺(jué)定位子系統(tǒng)保障焊接位置的高精度對(duì)準(zhǔn)，主要包含：

工業(yè)相機(jī)：CCD/CMOS 相機(jī)(分辨率≥200 萬(wàn)像素)，搭配遠(yuǎn)心鏡頭或顯微鏡頭，實(shí)現(xiàn)焊接區(qū)域的高清成像。

視覺(jué)處理模塊：通過(guò)圖像識(shí)別算法(如模板匹配、邊緣檢測(cè))定位焊盤 / 引腳的基準(zhǔn)點(diǎn)，計(jì)算偏差并反饋至運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，定位精度可達(dá) ±0.01mm。

同軸 / 旁軸照明：環(huán)形光源或同軸光源，避免元件反光導(dǎo)致的定位誤差，確保在不同元件表面(如啞光 PCB、亮面引腳)下的成像清晰度。

人機(jī)交互顯示：實(shí)時(shí)顯示焊接工位圖像，支持人工微調(diào)定位坐標(biāo)。

工藝輔助子系統(tǒng)優(yōu)化焊接環(huán)境，提升焊點(diǎn)質(zhì)量，主要包含：

氣體保護(hù)單元：氬氣 / 氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，通過(guò)氣嘴向焊接區(qū)域輸送保護(hù)氣體(流量 5~20L/min 可調(diào))，隔絕空氣防止焊點(diǎn)氧化，氣嘴需與焊接點(diǎn)保持合適距離(1~2mm)，確保氣體覆蓋范圍。

溫控監(jiān)測(cè)單元：紅外測(cè)溫傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焊接區(qū)域溫度(響應(yīng)時(shí)間<1ms)，當(dāng)溫度超過(guò)閾值(如錫絲熔點(diǎn) + 50℃)時(shí)自動(dòng)降低激光功率，避免元件熱損傷。

焊后清潔單元(可選)：微型吸塵 / 除煙裝置，吸除焊接過(guò)程中產(chǎn)生的少量助焊劑煙霧，保持工位潔凈。

控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的 “中樞”，包含：

主控制器：PLC 或工業(yè)計(jì)算機(jī)，集成各模塊的控制指令，實(shí)現(xiàn)激光、送錫、運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)的聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)。

人機(jī)交互界面：觸摸屏或工控機(jī)，支持工藝參數(shù)(激光功率、送錫速度、運(yùn)動(dòng)軌跡)的設(shè)置、存儲(chǔ)和調(diào)用，可保存不同元件的焊接工藝庫(kù);同時(shí)具備故障報(bào)警(如錫絲用盡、激光功率異常)和數(shù)據(jù)追溯(焊接次數(shù)、參數(shù)記錄)功能。

安全控制模塊：配備急停按鈕、激光安全聯(lián)鎖(如開(kāi)蓋停機(jī))、防護(hù)門，符合激光安全等級(jí)(Class 4)的防護(hù)要求，保障操作人員安全。

溫控系統(tǒng)

在激光送錫線系統(tǒng)中，溫控系統(tǒng)是保障焊接熱輸入精準(zhǔn)可控、避免元件熱損傷的核心輔助模塊，其具備完整的 “監(jiān)測(cè) - 反饋 - 調(diào)節(jié)” 閉環(huán)，具體組成和功能如下：

溫度監(jiān)測(cè)單元

測(cè)溫傳感器：主流為紅外測(cè)溫傳感器(非接觸式)，也可根據(jù)需求選用熱電偶(接觸式，適配特殊工位)。紅外傳感器需與激光光路同軸或旁軸安裝，響應(yīng)時(shí)間≤1ms，測(cè)溫范圍覆蓋錫絲熔點(diǎn)(約 232℃)至元件耐受上限(一般≤350℃)，測(cè)溫精度 ±5℃，可實(shí)時(shí)捕捉焊接區(qū)域的瞬時(shí)溫度。

信號(hào)采集模塊：將傳感器的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸至控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，采樣頻率≥1kHz，確保溫度數(shù)據(jù)的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性。

溫度反饋調(diào)節(jié)單元

主控聯(lián)動(dòng)模塊：接收測(cè)溫單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的工藝溫度曲線(如預(yù)熱段、熔錫段、保溫段溫度閾值)進(jìn)行比對(duì)，若溫度超出上限(如超過(guò) 300℃)，則向激光子系統(tǒng)發(fā)送功率下調(diào)指令;若溫度低于熔錫閾值(如低于 240℃)，則自動(dòng)提升激光功率或延長(zhǎng)激光作用時(shí)間。

多段溫控算法：支持自定義溫度曲線，例如針對(duì)熱敏元件(如傳感器芯片)，可設(shè)置 “低功率預(yù)熱(150℃，0.2s)→ 中功率熔錫(250℃，0.3s)→ 低功率保溫(220℃，0.1s)” 的分段溫控邏輯，兼顧焊料熔化和元件防護(hù)。

溫度記錄與預(yù)警單元

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：自動(dòng)記錄每一個(gè)焊點(diǎn)的溫度變化曲線，可與焊點(diǎn)編號(hào)、焊接參數(shù)關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，支持后續(xù)工藝追溯和優(yōu)化。

超限預(yù)警模塊：當(dāng)溫度持續(xù)超出安全閾值時(shí)，觸發(fā)聲光報(bào)警，同時(shí)暫停焊接作業(yè)，待溫度恢復(fù)至正常范圍后，可手動(dòng)或自動(dòng)重啟，避免批量元件損壞。

補(bǔ)充說(shuō)明：部分高端系統(tǒng)還會(huì)配備基板溫控單元，通過(guò)加熱臺(tái)或制冷臺(tái)對(duì) PCB/FPC 基板進(jìn)行整體控溫(溫度范圍 - 10℃~150℃)，例如對(duì)柔性 FPC 焊接時(shí)，加熱基板至 60~80℃可減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的 FPC 翹曲，對(duì)熱敏元件基板則可通過(guò)制冷降低整體溫升。