激光焊接算不上是新技术。自20世纪70年代以来，制造商们一直在尝试利用激光来加热回流。早期的二氧化碳（CO2）和钕—钇铝石榴 石（Nd：YAG）激光系统既笨重又价格不菲。和低功率加热用途完全相反，这两种系统是专门被设计用来进行高功率切割和打标的。从当时至到直到现在，焊接材料还不能 适应一般激光加热所造成的极高的升温速率。因为助焊剂 成分蒸发得太快并引起“爆炸”，会将助焊剂和焊料合金 从加热区域溅开。
 焊接特性
属于熔融焊接，以激光束为能源，冲击在焊件接头上。　　激光束可由平面光学元件（如镜子）导引，随后再以反射聚焦元件或镜片将光束投射在焊缝上。　　激光焊接属非接触式焊接，作业过程不需加压，但需使用惰性气体以防熔池氧化，填料金属偶有使用。　　激光焊可以与MIG焊组成激光MIG复合焊，实现大熔深焊接，同时热输入量比MIG焊大为减小。
激光焊接的主要优点
    激光回流焊接的应用
   （1）可将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形亦最低。　　 
   （2）32mm板厚单道焊接的焊接工艺参数业经检定合格，可降低厚板焊接所需的时间甚至可省掉填料金属的使用。　　
   （3）不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。且因不属于接触式焊接制程，机具的耗损及变形接可降至最低。　　
   （4）激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。　　
   （5）工件可放置在封闭的空间（经抽真空或内部气体环境在控制下）。　　
   （6）激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件.　　
   （7）可焊材质种类范围大，亦可相互接合各种异质材料。　　
   （8）易于以自动化进行高速焊接，亦可以数位或电脑控制。　　
   （9）焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。　　
  （10）不受磁场所影响（电弧焊接及电子束焊接则容易），能精确的对准焊件。　　
  （11）可焊接不同物性（如不同电阻）的两种金属　　
  （12）不需真空，亦不需做X射线防护。　　
  （13）若以穿孔式焊接，焊道深一宽比可达10:1　　
  （14）可以切换装置将激光束传送至多个工作站。

激光焊接的主要缺点
   （1）焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。　　
   （2）焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。　　
   （3）最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。　　
   （4）高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等，焊接性会受激光所改变。　　
   （5）当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。　　
   （6）能量转换效率太低，通常低于10%。　　
   （7）焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。　　
   （8）设备昂贵。
激光焊接工艺增强技术
　　为了消除或减少激光焊接的缺陷,更好地应用这一优秀的焊接方法,提出了一些用其它热源与激光进行复合焊接的工艺,主要有激光与电弧、激光与等离子弧、激光与感应热源复合焊接、双激光束焊接以及多光束激光焊接等。此外还提出了各种辅助工艺措施，如激光填丝焊（可细分为冷丝焊和热丝焊）、外加磁场辅助增强激光焊、保护气控制熔池深度激光焊、激光辅助搅拌摩擦焊等。
激光焊接的工艺参数
　　(1)功率密度。 功率密度是激光加工中最关键的参数之一。采用较高的功率密度，在微秒时间范围内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。因此，高功率密度对于材料去除加工，如打孔、切割、雕刻有利。对于较低功率密度，表层温度达到沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层达到熔点，易形成良好的熔融焊接。因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范围在10^4~10^6W/CM^2。　　
     (2)激光脉冲波形。 激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对于薄片焊接更为重要。当高强度激光束射至材料表面，金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随表面温度变化。在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变化很大。　　
     (3)激光脉冲宽度。 脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的关键参数。　　
     (4)离焦量对焊接质量的影响。 激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。离开激光焦点的各平面上，功率密度分布相对均匀。离焦方式有两种：正离焦与负离焦。焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。按几何光学理论，当正负离焦平面与焊接平面距离相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所获得的熔池形状不同。负离焦时，可获得更大的熔深，这与熔池的形成过程有关。实验表明，激光加热50~200us材料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘，在熔池中心形成凹陷。当负离焦时，材料内部功率密度比表面还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向材料更深处传递。所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

激光器类型 • 二氧化碳（CO2）激光器 二氧化碳（CO2）激光器是在1964年开发出来的， 它是目前可用的最强的连续波激光器。二氧化碳激光 器可以产生波长约10,600nm的红外光和20%的功率。 CO2激光器多用于金属切割和焊接。
• 钕—钇铝石榴石（Nd：YAG）激光器 另一种较常用的激光器类型是和二氧化碳激光器在同一年开发出来的。它是由钇铝石榴石掺杂钕金属制成 的，通常称之为Nd：YAG激光器。Nd：YAG激光器能产 生高能量，在红外光谱图中波长为1,064nm。和CO2激 光器类似，它们主要被应用在切割和焊接金属，另外还 用于在金属和其他材料上打标。
• 二极管激光器 高功率二极管激光器(HDL)主要是依靠GaAs半导体条(semiconductor bar)。它们是在1999年进入市场的，能 提供范围790～980nm的波长和每条50瓦的输出功率。在过去几年里，以保持二极管温度为目标的二极管冷却技 术的进步，显著地增加了二极管的功率、寿命和效率。在940 nm的模块中，高功率二极管激光器的功 率可以达到63%。目前，商用的高功率二极管激光器 (HDLs)能够提供功率高达400W的激光，并且激光开启的预期寿命超过一万小时。市场上HDLs最常应用的波长范围为810～980nm ，尽管它们可以达到630～1900nm。
应用述评
 一些用户选择用激光加热，是因为在众多手段中它是最佳选项；而另外一些用户则发现，由于可行的加热手段非常受限，激光将是解决他们所面对的加热难题时的（唯 一）方案。使用激光加热最直接的原因是希望进行非接触的局部 加热。虽然动机各不相同，但目的是一样的：回流的仅限于某个位置而不会波及其它区域，并要在极短的时间内完成，从而有效地避免产品的其它部位被传导更多的热量。

• 触摸屏工艺因素：自动光学检测（AOI）将用于视觉检查焊点，因为在系统完成安装之前电气测试是不可行的。但安装的额外成本高。对于AOI来说，需要一致的焊点视觉特 征，这样才能有一个合理的测试通过率。
产品因素：带状电缆线长度是0.4米
材料因素：如果浸润时间超过10秒，镀银厚膜将充分溶解到熔融焊料中。由于热膨胀的原因，在较大面积范围 内加热不均匀时玻璃基板会爆裂，而均匀或者极小的局部加热都是最安全的。
激光焊接解决方案：电缆线放置之前焊膏被点在所有的焊盘上。激光加热是紧随点焊膏工艺之后，在一条线上完成的，而所加的热量刚好形成焊点。焊料处于熔融态的时间不超过3秒钟。在加热时传导到玻璃基板表面的热量是很少的，可以防止热膨胀爆裂。而焊点的外观则满足一致性要求。

 
• 防抱死制动传感器工艺因素：每个部件的焊接时间必须在4秒钟以内。专用系统无需换线，停线时间必须减少到最低限度。目前的 回流方法主要是靠热空气传导，而增加任何新的装置必须 重新改造现有设备。
产品因素：引脚是凹进外壳的，并接近外缘。元件离引脚很近使空间受到限制。这些引脚类似于散热片，会将 热量从焊接区域散出。焊点必须是无铅的。
材料因素：热塑性塑料目前不符合无铅焊接的温度要求。如果需要满足4秒的回流焊接时间，外壳顶部离引脚比 较近的塑料就会软化和变形。由于引脚的散热性和需要更 高的回流温度，在相对安全的温度下，热风加热时间需增 加至8秒才能完成焊接。
激光焊接解决方案：同之前的工艺一样，在每个引脚 部位分别点焊膏，再单独用激光加热每个引脚，由于导热的 原因，第一个引脚要比第四个引脚的加热时间长一些。局部的加热温度是足够的，而总热量对于塑料件是安全的。
• 大批量PCB上QFP的返修工艺因素：必须能应用于各种各样的产品设计。产品换线会比较频繁，因此所需的时间必须减少到最低限度。 每个引脚的总返修费用也必须降至最低。
产品因素：产品的双面都是完全组装好的，而且使用的是混合技术，包括大的电解电容器。由于存在有较高的元件，因此板上许多区域的空间受限。
材料因素：由于热敏感性的塑料和元件的存在，对产 品整体加热是不可能的。局部加热必须在非常小的范围内进行，以避免损坏电解电容器和其他类似的热敏感元件。
激光焊接解决方案：贴装QFP之前在所有焊盘上呈一条直线上点焊膏，随后激光加热同样也是沿着这条线完成， 而所加的热量刚好形成焊点。熔融焊料依次焊接到每个引脚上，有效防止了桥接。而换线仅仅只需要选择更换程序而已。焊点很高的一致性不会因操作员的不同而受影响。
在上述所有实际生产线上的产品案例中，二极管激光 器的固有特点就是解决了原本很困难的焊接问题。通过结 合了点焊膏工艺和激光加热回流，这些产品都能够在规定 的生产周期内完成，而且首次直通率很高。尽管这项工作用其它的现行加热方式也可以完成，但其缺点却使得他们 的操作成本更加昂贵，即操作员培训的费用、耗材和其他 维护项目等，需要增加重复的生产岗位和员工的配置，以满足产量和良率的目标。

结论 二极管激光器是一种精密的工具。结合完善的点焊膏系统，它可以根据不同产品的加热需求，使用各种各样的 技术方法来完成焊点的焊接。和其他加热方法类似，误用 激光能量很容易烧坏零件。激光加热器充分利用激光能量 的传输和吸收的特点，根据焊膏的回流特性创建出一个回 流的环境，这能够使得非常困难的焊接任务可以以极高的 直通率完成。
用样品来做回流试验已经是一个成熟的方法来确定激 光回流是否适合于该产品，以及为了完成预期的焊点质量 所必须加以控制的工艺参数。理论分析研究激光如何工作是一回事，但实际应用却又是另一回事。如果在一个产品 上，焊膏的回流用激光来完成被确定为一个可行的方法， 那么就可以与焊膏及激光设备系统供应商合作，产品的材料和设备的最佳组合。