在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，NB-IoT模塊作為低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)的核心組件，其PCBA加工質(zhì)量直接影響通信穩(wěn)定性。陶瓷天線因其優(yōu)異的介電性能被廣泛應(yīng)用于高頻通信場(chǎng)景，但在SMT貼片加工中，陶瓷材料與PCB基板的焊接易出現(xiàn)冷焊缺陷。深圳PCBA加工廠-1943科技結(jié)合激光焊接工藝特性，探討其在解決陶瓷天線冷焊問(wèn)題中的技術(shù)路徑。

一、陶瓷天線冷焊問(wèn)題的技術(shù)成因

在傳統(tǒng)回流焊工藝中，冷焊現(xiàn)象主要源于材料特性差異與工藝參數(shù)失配。陶瓷材料熱導(dǎo)率僅為金屬的1/100，在回流焊階段易形成溫度梯度，導(dǎo)致焊料熔融不充分。當(dāng)采用SnAgCu系列無(wú)鉛焊料時(shí)，其熔點(diǎn)（217℃）與陶瓷材料熱容參數(shù)不匹配，若預(yù)熱區(qū)升溫速率超過(guò)3℃/s，焊盤(pán)邊緣易形成未熔合界面。此外，陶瓷表面氧化層厚度超過(guò)5nm時(shí)，助焊劑活性物質(zhì)難以穿透氧化膜，進(jìn)一步加劇冷焊風(fēng)險(xiǎn)。

二、激光焊接工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

激光焊接通過(guò)聚焦光斑實(shí)現(xiàn)局部能量輸入，其能量密度可達(dá)10?W/cm²量級(jí)，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)回流焊的10³W/cm²。該工藝具備三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：其一，脈沖式能量輸出可精確控制熱影響區(qū)，避免陶瓷材料熱震損傷；其二，非接觸式加工特性消除機(jī)械應(yīng)力傳遞，保障陶瓷天線結(jié)構(gòu)完整性；其三，激光波長(zhǎng)（1064nm）與陶瓷材料吸收特性匹配，實(shí)現(xiàn)能量高效耦合。

三、工藝實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)

1. 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用雙光束協(xié)同技術(shù)，主光束（功率占比80%）負(fù)責(zé)焊料熔融，輔光束（功率占比20%）進(jìn)行焊盤(pán)預(yù)熱。通過(guò)貝塞爾光束整形，將焦斑直徑控制在0.3mm以?xún)?nèi)，確保能量密度≥5×10?W/cm²的工藝窗口。

2. 過(guò)程參數(shù)控制：設(shè)置四段式溫度曲線：預(yù)熱段（80-120℃）消除材料應(yīng)力，升溫速率控制在1℃/s；熔融段（180-220℃）采用脈沖能量輸入，脈寬2ms，占空比40%；保溫段（150℃）維持2s促進(jìn)元素?cái)U(kuò)散；冷卻段采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫速率≤5℃/s。

3. 質(zhì)量監(jiān)測(cè)體系：集成紅外測(cè)溫系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控焊點(diǎn)溫度場(chǎng)，當(dāng)溫度偏差超過(guò)±5℃時(shí)自動(dòng)觸發(fā)補(bǔ)償算法。采用相控陣超聲檢測(cè)技術(shù)，對(duì)焊點(diǎn)內(nèi)部孔隙率進(jìn)行定量分析，確保缺陷尺寸＜0.1mm³。

四、工藝驗(yàn)證數(shù)據(jù)

在某NB-IoT模塊量產(chǎn)線上，激光焊接工藝使冷焊缺陷率從傳統(tǒng)工藝的3.2‰降至0.15‰。剪切強(qiáng)度測(cè)試顯示，激光焊點(diǎn)平均強(qiáng)度達(dá)45N，較回流焊提升60%。熱循環(huán)試驗(yàn)（-40℃~85℃，1000次）后，接觸電阻變化率＜5%，優(yōu)于IPC-A-610標(biāo)準(zhǔn)要求的15%閾值。

五、應(yīng)用前景展望

隨著5G-A時(shí)代對(duì)通信模塊可靠性要求的提升，激光焊接工藝在陶瓷介質(zhì)濾波器、高頻連接器等場(chǎng)景的應(yīng)用潛力將持續(xù)釋放。通過(guò)與選擇性波峰焊技術(shù)的復(fù)合應(yīng)用，可構(gòu)建覆蓋0201元件至大型陶瓷組件的全鏈路解決方案，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供更可靠的硬件基礎(chǔ)。其工藝窗口與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可為同類(lèi)PCBA加工提供參考。在智能制造2025背景下，激光焊接與工業(yè)機(jī)器人的深度融合，將推動(dòng)電子制造向更高精度、更優(yōu)質(zhì)量的方向演進(jìn)。

因設(shè)備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素，內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識(shí)，歡迎訪問(wèn)深圳PCBA加工廠-1943科技。