半导体回流焊的激光加热方案

来源:柠檬光子LEMON Photonics 2026-10-29

传统回流炉整板加热的方式,对越来越薄、越来越密的芯片和基板来说,整板同步高温加热,高密度 PCB 上热敏器件容易热损伤,基板也容易翘曲变形的问题越来越显著。于是,激光加热应用于半导体回流焊,这几年在先进封装领域讨论度越来越高。

传统回流焊靠热风对流把整块板子加热到焊料熔点以上,预热、保温、回流、冷却一套流程走完,芯片和基板都要经历长时间的高温暴露。半导体封装里常见的 FR4 基板和硅芯片热膨胀系数不匹配,整板受热之后翘曲几乎是必然的。

激光加热走的是另一条路。激光束直接聚焦到焊点位置,光子能量被焊料和焊盘吸收后直接转化成热量,焊料在很短时间内熔化完成回流。整个过程不需要加热整块基板,热影响区可以控制在毫米级。这意味着芯片周围那些不耐热的元件——感光器件、电容、已经贴装好的其他芯片——都不会被波及。

在传统回流焊工艺中,激光方案能有效应对局部热量不均的痛点,其核心逻辑是在不显著增加其他区域热负荷的前提下,仅针对热量不足或具备特殊热需求的位置进行精准补热。

柠檬光子激光加热方案采用定点分区精准加热,仅熔化目标焊点,保护周边敏感元器件。现阶段已在高端 PCB 客户完成样机验证,技术可进一步延伸至半导体先进封装微焊点互联。激光焊锡和回流设备的激光加热精度可以做到毫米级,温控误差控制在正负几摄氏度。适用的激光光源主要是 808 ~980 纳米的半导体连续/调制激光器激光焊接焊料熔化温度区间在几十度到几百摄氏度,基板和引脚母材不参与熔融。在光场表现上,平顶光斑均匀能够有效避免局部过热或欠热的情况,从而保障细间距焊点的焊接质量。方案切换简单快速,内部无运动部件,响应速度可到秒级,维护成本也较低。激光加热系统的循环时间可以压缩到标准回流工艺的时间,产线占地更紧凑。

激光加热回流焊并不是要全面取代传统回流炉。对于大面积、高密度的常规板级组装,回流炉的吞吐量优势仍然存在。但在先进封装、Chiplet 互连Mini LED 巨量转移、热敏器件焊接这些场景下,激光加热提供的局部热控制能力是传统方式给不了的。韩国某设备商已经在 515×510 毫米玻璃面板上实现了激光回流工艺,正与台湾晶圆代工厂做工艺验证。国内厂商在激光锡球焊、激光回流焊设备上也已经有了量产产品。这个方向的技术成熟度正在快速提升,选型的时候值得把激光方案纳入评估范围。

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