随着产品智能化的发展，从汽车电子到晶振元件，从消费类电子到航空航天电子，从医疗电子到军工电子，产品呈多样化、定制化、微型化发展。对焊接工艺要求的不断提高，急切需要新的焊接工艺来满足要求，激光锡焊、激光锡球焊接工艺应运而生。
先介绍激光的特性，为什么激光可以用于锡焊，其次介绍激光锡球焊接工艺又是什么。
激光即由受激辐射而产生放大的光，又称莱塞（Laser是英语“Light Amplification by stimulatedEmission of Radiation”的几个前缀的缩写）。
激光技术的成功被认为是本世纪最重大的四项科学成果之一（即原子能、半导体、计算机、激光）。
激光刚一出现，它的发展前景就引起人们的强烈兴趣，不久就相继出现了数百种能发射不同波长的相干光的激光器。1964年美国卡斯珀（Kasper）制成了第一台化学激光器。1966年兰卡德（Lankard）等人首先制成了有机染料激光器，到目前为止，全世界已生产了几千种类型的激光器，并研制成了高压气体激光器、高功率化学激光器、准分子激光器、半导体激光器、固体激光器、自由电子激光器和X线激光器等新品种。目前激光器输出功率最大可达1013W，最小为mw。
激光问世后，很快受到医学和生物学界的极大重视。1961年扎雷特(Zaret)，以后坎贝尔（Campbell）等人相继用激光研究视网膜剥离焊接术，并很快被用于临床。目前激光在临床上除气化、凝固、烧灼、光刀、焊接、照射等治疗应用外，在诊断和基础理论研究方面出现了许多新技术，如激光荧光显微检查，激光微束照射单细胞显微检查技术，激光显微光谱分析，生物全息摄影及细胞或分子水平的激光检测和微光手术等充分显示激光一系列独特性能。激光配合导光纤维的应用对各种体腔内肿瘤及其他疾患的诊治，以及结合各种内窥镜进行激光光敏疗法诊治腔内肿瘤新技术提供有利手段。目前已研究利用激光治疗心脏疾病和血管内斑块栓塞，包括冠状动脉粥样硬化阻塞后的激光血管再通技术已获成功。
基于医用激光的迅速发展，在激光生物医学领域中形成了一些专门学科，如激光分子生物学、激光细胞学、激光人体生理学、激光诊断学、激光治疗学、医用激光工艺学、激光防护学、分子生物激光工程学等。在诊治方面，激光已用于每一临床学科，最近据有人预测到本世纪末，应用激光技术诊治疾病的新方法将超过传统的诊治方法，激光技术将引起内外科治疗的一场“革命”。预计在本世纪末的五至十年内，激光技术将广泛应用于发现和治疗癌瘤，进行外科手术以及缝合血管、神经、肌腱和皮肤，治疗动脉硬化斑、血管栓塞和内科、皮肤科等的许多疾病。
白炽灯、日光灯、高压脉冲氙灯、激光灯的发光现象，都是光源系统中原子（或分子、离子）内部能量变化的结果。原子的能级结构是发光现象的物质基础，激光的产生，不外乎通过以下几个过程和步骤：
（一）激发
一般原子系统中，绝大多数的原子不是处于低能级的基态，而是处于高能级的激发状态的原子数目，相比之下是非常少的。例如：在室温（27～28℃）的情况下，红宝石晶体中处于基态的铬离子数目为激发态的1030倍，因此，红宝石铬离子基本上是处于基态的。如果要使这些处于基态的粒子产生辐射作用，首先必须把这些基态上的粒子激发到高能级去，从低能级到高级去的这一过程称为激发或抽运。这个吸收能量的过程，称做光的受激吸收（图4-26-4）。激发的方法很多，主要是给基态粒子外加一定能量，例如光照、电子碰撞、分解或化合以及加热等。基态粒子吸收能量后即被激发，例如红宝石激发器就是脉冲氙灯照射的方法施加光能,使铬离子从基态激发到高能级的激发态上。又如氦－氖激光器通过电子与氦原子碰撞，使氦原子获得能量。氦原子通过碰撞又将能量传给氖原子，氖原子获得能量后从基态激发到高能级去。化学激发器是用分解或化合的方法作为激发能源。
由于原子内部结构的不同，在相同的外界条件下，原子从基态被激发到各个高能级去的可能性是不一致的。通常把原子从基态激发到某一能级上去的可能性，叫做该能级的“激发机率”。各能级的激发机率是不同的，有的很大，有的很小，这种机率取决于物质自身的性质。
（二）辐射
原子（或分子、离子）总是力图使自己的能量状态处于基态上，被激发到高能级后的粒子，力图回到基态上去，与此同时放出激发时所吸收的能量。基态是粒子能量最平衡最稳定的状态，从高级回到低能级去的过程称为跃迁，跃迁时释放的能量即辐射。跃迁的形式有以下几种：
1. 自发跃迁 不受外界能量的影响，只是由于原子内部运动规律所导致的跃迁称为自发跃迁。这种跃迁释放能量的形式又有两种：一种是变为热运动释放能量，叫做无辐射跃迁；另一种是以光的形式将能量辐射出来，叫做自发辐射跃迁（图4-26-5）。自发辐射出来的光频率γ，由发生跃迁的两能级间之能量差所决定。
2. 受激跃迁
由于入射光子的感应或激励，导致激发原子从高能级跃迁到低能级去，这个过程称为受激跃迁或感应跃迁。这种跃迁辐射叫做“受激辐射”。受激辐射出来的光子与入射光子有着同样的特征，如频率、相位、振辐以及传播方向等完全一样。这种相同性就决定了受激辐射光的相干性。入射一个光子引起一个激发原子受激跃迁，在跃迁过程中，辐射出两个同样的光子，这两个同样的光子又去激励其它激发原子发生受激跃迁，因而又获得4个同样的光子。如此反应下去，在很短的时间内，辐射出来大量同模样、同性能的光子，这个过程称为“雪崩”。雪崩就是受激辐射光的放大过程。受激辐射光是相干光，相干光有叠加效应，因此合成光的振幅加大，表现为光的高亮度性（图4-26-6）。
图4-26－6 受激辐射（释放能量）
激发寿命与跃迁机率取决于物质种类的不同。处于基态的原子可以长期的存在下去，但原子激发到高能级的激发态上去以后，它会很快地并且自发地跃迁回到低能级去。在高能级上滞留的平均时间，称为原子在该能级上的“平均寿命”，通常以符号“τ”表示。一般说，原子处于激发态的时间是非常短的，约为10－8秒。
激发系统在1秒内跃迁回基态的原子数目称为“跃迁机率”，通常以“A”表示。大多数同种原子的平均跃迁机率都有固定的数值。跃迁率A与平均寿命τ的关系：
由于原子内部结构的特殊性，决定了各能级的平均寿命长短不等。例如红宝石中的铬离子E3的寿命非常短，只有10－9秒，而E2的寿命比较长，约为数秒。寿命较长的能级称为“亚稳态”。具有亚稳态原子、离子或分子的物质，是产生激光的工作物质，因亚稳态能更好地为粒子数反转创造条件。
（三）粒子数反转和激光的形成
当光子通过某一介质时，它可能被原子（或离子、分子）所吸收，从而使原子从低能级激发到高能级去，这个过程称为“共振吸收”或称光的受激吸收。另外，入射光也能引起处于高能级的原子发生受激辐射。
在一般情况下，处于低能级的原子数目远远超过处于高能级的原子数目。要想得到受激辐射，就必须先使原子（或离子、分子）激发到高能级去。人为地施加一定能量，使高能级上具有较多的粒子数分布，这种状态称为“粒子数反转”。产生粒子数反转的物质就称为活性物质。如何实现粒子数反转，下面以红宝石激光器为例加以说明。
红宝石激光器的激发是通过氙灯输送能量。E1、E2、E3是铬离子相对应的三个能级，使铬离子从基态E1激发到共振吸收带E3上去，形成了E3对E2粒子数反转（图4-26-7（1））。但是由于E3的寿命很短（即自发跃迁机率很大），因此铬离子的能级就很快地并且以无辐射跃迁的形式落入E2中，同时放出热能。E2是寿命较长的亚稳态，跃迁机率较小，因此E2就积聚了大量的铬离子。当氙灯光足够时，则E2上的粒子（铬离子）数就大为增加，此时E2对E1来说就出现了粒子数反转（图4-26-7（2））。若用E2与E1间跃迁相对应频率[γ＝（E2-E1）/h]的光子引发时，上述活性系统就可产生E2对E1的受激辐射。受激辐射可以使光放大，这种放大是由于该系统受激发时从外部吸收的能量和引发的能量一举放出的结果，如图4-26-8所示。
图4-26-7 粒子数反转
处于粒子数反转状态的活性系统，可以产生“雪崩”。雪崩过程可以使光再次放大。该过程的继续进行，必须通过一定的装置，这种装置就是光学共振腔。从共振腔中持续发出来的、特征完全相同的大量光子就是激光。
（四）光学共振腔
激光所以具有良好的单色性、方向性以及较高的亮度，主要是取决于光学共振腔的作用。于工作物质的两端加上两快相互平行的反光镜，其中一块是全反射镜，另一块是半反射镜，这就是光学共振腔的主要结构（图4-26-9）。
在光学共振腔中的活性物质，受到外加能量的激励而产生的光子可以射向各个方向，但其中传播方向与反射镜垂直者，则在介质中来回反射振荡。在反射振荡的过程中，引发介质中其它活性物质点受激辐射，因此这种辐射的强度越来越大。由于受激辐射反复振荡产生的大量光子都具有相同的特征和一致的传播方向，因此决定了激光具有良好的单色性和准直的定向性。又由于光子来回不断地进行振荡，辐射强度借以得到极度的增大，因此又保证了激光的高度性。激光在光学共振腔中形成的过程如图4-26-10所示。
图4-26-8 光的吸收与放大
图4-26-9 光学共振腔示意图
三、激光的物理特性
激光本质上和普遍光线没有什么区别，它也可受光的反射、折射、吸收、透射等物理规律的制约。但是由于激光的产生形式不同于一般光线，故它具有一些特点。
（一）激光的高亮度性
一般规律认为，光源在单位面积上向某一方向的单位立体角内发射的功率，就称为光源在该方向上的亮度。激光在亮度上的提高主要是靠光线在发射方向上的高度集中。激光的发射角极小（一般用毫弧度表示），它几乎是高度平等准直的光束，能实现定向集中发射。因此，激光有高亮度性。
另外，激光的亮度也取决于它的相干性。相干性是一切波动现象的属性。光有波动性，因此也有相干性。
一般光源发射出来的光是非相干光，它是波长不等、杂乱无序的混合光束。由于非相干光的波长、相位、振幅极不一致。因此它们的合成波也是一条杂乱无章、毫无规律的曲线（图4-26-1），从中不易找出它的周期性来。普通光源如日光、灯光等所辐射的就是这非相干光线。
图4-26-1 非相干辐射
发光系统中，处于激发状态的原子（或分子、离子）受相应的外界能量（例如入射光子）激励时，它就从高能级跃迁到低能级，同时释放出一个光子，这个被释放的光子和入射的光子是完全一样的。它们两者的波长、传播方向、振辐及相位都完全一样。这样的辐射波具有相干性，它们的谱线很窄。
根据波的迭加原理，如果两列波同时作用于某一点上，则该点的振动等于每列波单独作用时所起的振动代数和。因此，相干光的合成波就是迭加效应的结果（图4-26-2）。合成波的相位、波长、传播方向皆不改变，只是振幅急剧地增加了。因此，通过迭加后的光色不变，只光的强度极大地增加了。激光所以有高亮度的特点也是由于相干光迭加效应的结果。激光的亮度可以比太阳表面亮高1010倍。
一束激光经过聚焦后，由于其高亮度性的特点，能产生强烈的热效应，其焦点范围内的温度可达数千度或数万度，能熔化甚至于气化对激光有吸收能力的生物组织或非生物材料。如工业上精密器件的焊接、灯孔、切割；医学上切割组织（光刀）、气化表浅肿瘤以及显微光谱分析等这些新技术都是利用激光的高亮度性所产生的高温效应。
激光功率密度的单位为mw/cm2或W/cm2，能量密度为焦尔/厘米2。
（二）激光的高单色性
图4-26-2 相干辐射
一般理疗上常用光源，有热光源（如白炽灯、红外线灯）和气体放电发光光源（如紫外线灯）。这类光源的发光物质比较复杂，以自发辐射形式产生光子，发出的光线很不纯，它们的谱线范围是连线的或是带状的光谱。
一般“单色光”被分光镜分解后，它也不是连续的色带，而是一条条独立的、并且具有特定位置的亮光，通常称这为谱线。临床上所谓的单色光也并非是单一波长的光，而是有一定波长的谱线。波长范围越小，谱线宽度越窄，其单色性也越好。因此，谱线的宽度是衡量光线单色性好坏的标志。
激光是物质中原子（或分子、离子）受激辐射产生的光子流，它依靠发光物质内部的规律性，使光能在光谱上高度地集中起来。在激光的发光形式中，可以得到单一能级间所产生的辐射能，因此，这种光是同波长（或同频率）的单色光。光谱高度集中时，其纯度甚至接近单一波长的光线，例如氦－氖激光就是6328的单色红光。
（三）激光的高度定向性
激光的散射角非常小，通常以毫弧计算。例如红宝石激光的散射角是0.18°，氦－氖激光只有1毫弧度。因此，激光几乎是平等准直的光束，在其传播的进程中有高度的定向性。手电筒照明时，由于光的散射角大，远达数十米后，光散开并形成大而暗淡的光盘。激光由于散射角小，可以准直地射向远距离目的物。1962年，将激光发射向月球，经过40多万公里的进程后，其散开的光斑的直径也不过只有两公里多。利用激光的准直性进行测距，从地球到月球之间的误差不超过1.5m。
由于激光的单色性和方向性好，通过透镜可以把光束集中（聚焦）到非常小的面积上，焦点的直径甚至可以接近激光本身的波长，这是普通光源所不及的。因为从普通光源中发射出来的光束向各个方向传播，它们是互不平行的光，所以通过透镜只能看到某种尺寸的物相（图4-26-3（1））。另外，从普通光源中发射出来的光含有很多波长不等的光成份，当通过透镜时，由于不同波长光的折射率不同，所以不同波长光的焦点不在一个平面上（图4-26-3（2））。只有激光才能辐射出几乎是平行的光束，并且波长一致（单色性好），因此可以聚焦成为很小的光点（图4-26-3（3））。聚焦激光光束的能量密度可以达到很高的程度，这种特点是临床外科和细胞外科使用光刀的决定条件。
图4-26－3 普通光与激光聚焦效果的不同
（1）互为不平行的光束，不能集中到一点上
（2）互为不同波长光束，不能集中到一点上
（3）严格平行的等波长光束，能集中到一点上
光点的直径是由透镜的焦距和光束的发散角所决定，如果我们知道焦距的发散角的数值，就可以用下列公式计算光点的直径大小。
上式中，f为透镜的焦距（m），d为光点的直径（m），θ为光束的发射角（弧度）。例如，选择焦距为5cm的透镜，光束发散角为10－4弧度，求光点直径。
根据上述公式从理论上推算：
d＝0.05×10－4＝5μ
实际，常常由于激光器的质量不好（单色性程度差），影响到光点的高度集中，达不到理论上的效果。
激光焊锡技术是一种以激光作为热源，熔化锡使线路板与元器件紧密贴合的钎焊方法，无需接触，仅通过激光照射就可提供焊锡所需的热量。由于其无需接触的特点，针对不同尺寸与形状产品的焊接都能胜任，因此适用于各种领域的产品焊接，是一种适用性极强的焊锡技术。
高速激光锡焊系统是通过振镜的摆动电机高速偏转来改变激光光束的路径以实现焊接体的高速焊接，专门为现代的回流焊技术配合研发生产的一款激光选择性锡焊，从而保证了自动化的高速生产，实现了高效率、高精度化生产。
传统的锡焊方式大都采用烙铁焊接、回流焊焊接、热压焊接及电阻焊等加热焊接方式来实现，传统焊接方式要求必须接触或者整体高热加热方式，局限性大，稳定性差，在我们的实际生产要求越来越高，传统焊接工艺已经难满足生产需求。
激光锡焊的出现，解决了生产中遇到的大部分问题，相比传统焊接方式主要有一下几方面有点：
1、非接触，没有接触应力
2、可以实现局部加热，不受机构影响
3、效率高，稳定性好
4、可以实现CCD自动定位，提高产品焊接良率。
其中激光锡球焊接是指一种全新的锡焊工艺，分球系统将单颗特制锡球送至喷嘴处，通过一束脉冲激光将喷嘴处的锡球瞬间熔化，再利用惰性气体将熔化后的锡球喷射到焊接面上，短时间凝固形成可靠的焊点。具有锡量恒定、精度高、焊接速度快、非接触式等优点，相比传统锡焊工艺有较大的优势。
江苏怡鼎讯智能装备的激光喷锡球焊接机，效率高，分球、焊接同步，喷球数量最快可达5-8pcs/s；
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江苏怡鼎讯智能装备有限公司是一家坐落于无锡惠山经济开发区面向全球的科技创新型企业。公司总部在无锡，设有潍坊研发中心，一贯秉承以“为客户创造价值”的奋斗经营理念，深耕产业链上下游，通过垂直整合以及横向业务拓展抢占行业先机。公司以怡情工作，诚信经营、聚焦通讯的企业文化服务客户。
拥有多名资深自动化设计、激光、电阻锡焊专家，以鲁班工匠精神为基础，致力于智能激光喷锡球焊接、精密点焊、点胶涂覆、机器视觉、精准固化等设备的研发、制造和销售，目前已在多种标准化柜式单机、柔性自动化生产线、定制化自动装备等多领域拥有综合竞争力。
公司产品广泛应用领域: 3C消费类电子、5G通信、汽车电子、新能源锂电池、航空航天、军工、医疗电子、智能家居等行业和领域。
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