大研智造 激光锡球全自动焊锡机：如何为微风扇电路板焊接保驾护航？

在当今制造业快速发展的浪潮中，焊接技术作为电子制造领域的关键环节，正经历着前所未有的变革。从传统的手工焊接到自动化焊接的过渡，是提高生产效率和产品质量的必然选择。在众多焊接技术中，激光锡焊技术以其高精度、高质量的特点脱颖而出，尤其是在微风扇电路板等小型、精密电子元件的焊接中展现出巨大潜力。本研究将聚焦于激光锡球全自动焊锡机在微风扇电路板焊接中的应用，深入探讨其技术原理、工艺特点以及在实际生产中的优势和面临的挑战。

一、焊锡机器人简介

随着工业自动化程度的不断攀升，机器取代人工操作工种的趋势愈发显著，尤其在对精度要求严格的产品生产领域。汽车电子产品就是典型代表，在其生产过程中，大量的焊锡操作任务存在。然而，手工焊锡操作效率低下且无法保证精度。鉴于此，国内外大型汽车和电子产品生产厂商纷纷选择通用焊锡机用于产品生产。

通用焊锡机作为焊锡机器人（焊接机器人的一个分支），本质上是一种独特的焊锡焊接设备，和传统的波峰焊、回流焊有明显区别。其核心的焊锡系统由发热体、温度控制器、自动供锡机构、焊接头几个关键部分构成。

焊锡机器人最初源于日本，2005年以前，国内市场上的焊锡机器人几乎都来自日本的少数几个品牌，而且这些机器人用途较为局限，主要应用于对精度要求较高的汽车电子产品领域。不过，随着国内电子信息技术的蓬勃发展以及市场需求的持续增长，这一情况发生了变化。国内众多自动化厂商和高等院校开始重视并投入到焊锡机器人的研究中，由此涌现出了各种品牌的国产焊锡机器人，它们迅速抢占市场。如今，市场上形成了国产、欧美、日系产品三足鼎立的局面，这些焊锡机器人广泛应用于数码、汽车制造、LCD、印刷板等行业（国内厂家大研智造的激光锡球自动焊锡机如图1所示）。

图1 国内厂家大研智造激光焊锡机

二、项目介绍

（一）项目背景与问题

本项目源自东莞某企业的生产需求，该企业生产微风扇电路板，此前大部分焊锡工作依靠手工完成。但这种方式导致产品合格率低于企业预期，生产效率也不尽人意。主要原因是手工焊锡过程中，人为因素容易对焊锡精度产生影响。相比之下，使用机器进行生产则可避免个人因素干扰产品合格率。以下将详细对比机器焊锡操作和手工焊锡操作。

（二）手工焊锡与机器焊锡对比分析

1.人工成本劣势

对于手工焊锡操作者而言，他们必须掌握扎实的相关专业知识，具备很强的焊锡操作能力，并且需要长时间积累焊锡操作经验。若持续进行手工焊锡操作，操作者不仅身体容易疲惫，而且焊锡过程中产生的一些有害物质会对健康造成损害，这使得长期从事这种单调重复手工焊锡工作的工人越来越少。企业为了留住这些手工焊锡操作者，不得不加大人工成本投入。一旦这些工人流失，企业又需要重新培养新的工人。而自动焊锡机通过重复循环运动工作，能确保焊锡质量稳定，产品稳定性高。同时，自动焊锡机属于一次性投入设备，可长期使用，能有效节约大量人工成本。

2.焊锡工艺差距

在手工焊锡中，工人的焊锡技术和经验是决定产品质量的关键因素。即便同一工人操作，生产出的产品质量也会存在差异，这就导致工人生产的焊锡产品在质量和产量方面都无法得到可靠保证。相反，自动焊锡机具有高效率和高稳定性的优点，能够保证产品的质量和产量，使企业能够依据市场变化灵活调整生产计划，有效避免产品过剩或不足的问题。

3.生产成本和效率对比

在传统人工焊锡过程中，人为因素常常导致产品不合格，从而增加生产成本，比如原材料浪费等问题。而且，影响工人工作效率的因素众多，即便在相同条件下，人工焊锡效率也远远低于自动焊锡机（二者优劣对比详见表1.1）。

综上所述，随着科技发展，自动焊锡设备技术不断成熟，其稳定性、可靠性、工作效率和加工精度都有显著提升，使用范围也日益广泛。同时，技术普及使得自动焊锡设备的价格和成本逐渐下降，越来越多生产商开始使用。然而，通用自动焊锡设备价格昂贵、占用空间大、功能复杂，普及率较低，难以满足中小企业的需求。

因此，针对中小企业生产的产品特性设计一款专用自动焊锡机是非常必要的。这款焊锡设备需要具备以下特性：

1.成本节约：针对特定产品进行设计，有效降低自动焊锡设备的生产成本。

2.小巧灵活：克服通用焊锡设备体积大的问题，使专用焊锡机设计更紧凑小巧，减少空间占用。

3.满足工艺要求：确保产品工艺达到满意水平，满足生产效率、精度和稳定性要求。专用焊锡机的出现可以降低中小生产企业对工人技术水平的依赖，提高生产效率、节约成本，进而增加企业利润。

三、项目主要内容

（一）激光焊接微风扇电路板流程

本项目采用激光焊接微风扇电路板，运用三轴焊锡机运动控制系统设计，该系统主要用于微风扇电路板的焊锡动作，而这些焊锡动作是通过多轴运动控制技术实现的。

具体操作流程如下：首先，工人将微风扇PCB板与定子线圈焊接部分妥善结合，并固定在工件模具中。然后，把工件模具放置在工作台上，接着启动焊锡机。焊锡机依据预先编制的程序和设定的焊锡参数执行焊锡操作。完成焊锡操作后，工人取出成品，再放入并固定未焊接的产品，随后再次启动机器进行焊锡。

（二）微风扇电路板焊接要求与挑战

微风扇电路板（如图2所示）的主要任务是将微风扇PCB板与定子线圈以及排线焊接在一起。由于这是两种不同材料之间的对接，在焊锡过程中，发热体必须达到一定温度，以保证材料能够牢固焊接且不会脱落。同时，微风扇电路板尺寸较小，其上面的元器件之间距离较近，这就对发热体的定位精确度误差提出了严格要求。

此外，焊锡过程的时间把控至关重要。如果焊锡时间过长，会对目标点附近的材料和元件造成严重破坏，同时导致焊料浪费；反之，如果焊锡时间过短，目标位置上的两种材料焊接不牢固，容易出现漏焊或虚焊问题，影响产品质量。

（三）激光锡焊优势

本项目所采用的大研智造激光锡焊技术是基于先进的激光加热原理，这一原理为微风扇电路板的焊接带来了卓越的性能和众多优势。

在激光加热过程中，大研智造的激光锡焊系统利用高能量密度的激光束作为热源。这种激光束具有高度的聚焦性，能够精准地作用于焊接部位，就像一把极其精细的“光刀”，可将能量准确无误地传递到需要焊接的微小区域，避免对周围元件和材料造成不必要的热影响。与传统加热方式相比，其热影响区极小，极大地降低了因过热导致微风扇电路板上其他元器件损坏或性能受影响的风险。

大研智造激光锡球焊采用的激光系统具备出色的能量控制能力。通过先进的控制系统，能够精确调节激光的功率、脉冲频率和持续时间等参数。对于微风扇电路板这种对温度和焊接时间要求苛刻的焊接对象而言，这意味着可以根据不同焊点的材料特性和焊接要求，实现高度定制化的焊接参数设置。例如，在将定子线圈与微风扇 PCB 板焊接时，由于涉及到不同材料的连接，且有三个焊点对精度要求极高，这种精确的能量控制能够确保每个焊点都能在合适的温度和时间条件下完成焊接，从而保证焊接质量的一致性和稳定性。

该激光锡焊技术所使用的锡球供给系统是其一大亮点。大研智造的设计能够精确控制锡球的大小和供给频率。在微风扇电路板焊接中，每个焊点所需的焊料量都有严格要求，过小可能导致虚焊，过大则会造成焊料浪费或短路等问题。而这种精准的锡球供给系统可以确保每个焊点都能获得适量的焊料，就像为每个焊点量身定制了一份“焊料套餐”，进一步提高了焊接质量，有效避免了因焊料问题引起的焊接缺陷。

此外，大研智造激光锡球焊锡机配备了高分辨率的视觉识别系统。这个系统能够准确识别微风扇电路板上的焊接位置和焊点状态，即使是在元器件之间距离不大的狭小空间内，也能对微小的焊点进行精确定位。在焊接排线这种对精度要求极高的操作中，视觉识别系统可以清晰地分辨排线的纤细线条和焊点位置，为焊锡头提供精确的引导，确保焊接操作的精准性，如同给焊锡机装上了一双“慧眼”，使其在复杂的微风扇电路板环境中也能进行高精度的焊接。

综上所述，大研智造激光锡球焊的这些优势使其在微风扇电路板焊接领域展现出了独特的价值，为高质量、高效率的焊接生产提供了有力保障。

（四）焊接对象

1.微风扇电路板专用焊锡机的焊接对象

微风扇电路板焊接：主要是将定子线圈与微风扇PCB板焊接在一起，此过程共有三个焊点。在整个焊接过程中，对焊锡温度、焊锡时间以及发热体的定位精度要求极高（如图3所示）。这里的焊锡操作重点就是要确保微风扇PCB板与定子线圈之间的可靠焊接，为微风扇正常运转提供稳定的电路连接。

微风扇电路板排线焊接：主要负责完成微风扇电路板与排线之间的焊锡工作（如图2.3所示）。在排线焊接过程中，需要考虑排线的材质、线径等因素，以选择合适的焊锡参数。由于排线通常较为纤细，对焊锡操作的精细度要求更高，需要精确控制焊锡头的位置和动作，防止因焊接不当导致排线损坏或焊接不牢。同时，要避免对其他相邻排线或元件造成不良影响，确保整个微风扇电路板的功能完整性。

视频展示：大研智造激光锡球焊锡机8毫米微型步进电机焊接展示

（五）激光锡球全自动焊锡机实际应用中的的综合管理

在整个焊接过程中，为了实现高质量、高效率的焊接效果，需要对激光锡焊的各项参数进行精准调试和优化。要根据微风扇电路板的具体结构和材料特性，如PCB板的材质、厚度，定子线圈的绕组材料，排线的材质和规格等，确定最佳的激光功率、焊接时间、温度控制等参数。此外，还需通过实时监测和调整焊接过程，确保每个焊点都能符合预期的质量标准，从而提高微风扇电路板的整体质量和生产效率。

另外，在实际生产环境中，要考虑设备的维护和保养问题。由于激光锡球全自动焊锡机是一种高精度设备，其内部的光学元件、机械传动部件等都需要定期检查和维护，以确保设备的长期稳定运行。例如，定期清洁光学镜片，防止灰尘等杂质影响激光传输和聚焦效果；检查机械传动部件的润滑情况，保证运动的精确性和稳定性。同时，建立完善的设备故障预警和处理机制，当设备出现异常时能够及时发现并解决问题，减少对生产的影响。

在操作人员培训方面，由于激光锡球全自动焊锡机的操作需要一定的专业知识和技能，企业需要对操作人员进行系统培训。培训内容包括设备的基本原理、操作方法、参数设置、日常维护等方面。操作人员只有熟练掌握这些知识和技能，才能更好地操作设备，发挥设备的优势，提高生产效率和产品质量。同时，要加强操作人员的安全意识培训，因为激光设备存在一定的安全风险，如激光辐射对眼睛的伤害等，确保操作人员在安全的环境下工作。

最后，从企业生产管理角度来看，要合理安排生产计划，充分发挥激光锡球全自动焊锡机的生产能力。根据订单需求、原材料供应、设备维护计划等因素，制定科学合理的生产计划，避免设备闲置或过度使用。同时，要建立质量追溯体系，对每一个焊接完成的微风扇电路板进行编号和记录，当出现质量问题时能够快速追溯到生产环节，找出问题原因并采取相应的改进措施，不断提高产品质量和企业的生产管理水平。

四、结语

综上所述，激光锡球全自动焊锡机在微风扇电路板焊接中具有显著优势，它为解决传统手工焊锡和通用自动焊锡设备在中小规模生产中面临的问题提供了有效的解决方案。通过精确的激光加热原理、优化的参数控制以及先进的运动和识别系统，这种焊锡机能够在保证焊接质量的同时提高生产效率，降低对人工操作的依赖和成本。然而，我们也不能忽视在实际应用中设备维护、人员培训和生产管理等方面的重要性。只有全面考虑这些因素，企业才能充分发挥激光锡球全自动焊锡机的优势，在激烈的市场竞争中提高产品质量、降低成本、提升生产效益，推动微风扇等电子设备制造行业朝着更高效、更精密的方向发展。同时，随着技术的不断进步，我们期待激光锡焊技术在未来能进一步完善和创新，为电子制造领域带来更多的可能性和突破。

本文由大研智造撰写，专注于提供智能制造精密焊接领域的最新技术资讯和深度分析。大研智造是集研发生产销售服务为一体的高精度激光锡球焊锡机技术厂家，拥有20年+的行业经验。想要了解更多关于激光焊锡机在智能制造精密焊接领域中的应用，或是有特定的技术需求，请通过大研智造官网与我们联系。欢迎来我司参观、试机、免费打样。

审核编辑 黄宇