1、课题来源与背景: 随着3C智能移动终端电子产品朝着轻薄、精细、多功能化发展，电路的集成度越来越高，芯片、晶圆等微电子元件尺寸越来越小，微电子元件之间封装的物理空间不断被压缩，传统的焊接工艺技术难以满足生产需求，很难在细小的空间操作，同时焊接速度、精度、良率难以满足工业时代要求。本课题目标是在不接触元器件的情况下，实现快速、精准焊接。该课题由东莞市沃德精密机械有限公司独立承担，属于计划外的自选课题。

    2、技术原理及性能指标： （1）技术原理：本课题基于激光光波、传热学、热力学等原理，采用微锡球相变及温度场仿真分析技术、非接触式微球焊接技术、锡球自分离喷射机构设计技术、微精密件CCD视觉智能定位与识别技术、全自动双工位喷射系统、微气压差侦测系统等设计技术，针对微型精密器件激光焊接工艺开展相关的技术研究。 （2）主要技术特征：1）采用非接触式微锡球焊接技术，可以精确控制焊接过程、提高焊接质量、避免工件污染；2）独创锡球焊接供球机构，独特的分球碟片和供球通道设计制作，配以精密传感器，可实现快速和准确自动供球；3）采用自主研发的锡球焊接碟片清洁机构，可自动对残留在分球碟片的分球孔的锡球进行实时清理，无需拆卸清洗，提高了锡球的供球效率；4）采用分段工艺控制的激光能量控制系统，可进行分类分段的激光能量控制，以满足不同焊接对象不同焊接工位的不同焊接质量要求；5）采用模块化激光焊接机构设计，实现在不同规格型号产品焊接需求变更时的快速变线切换和整机设备搭建同时可兼容多种外接设备接入；6）采用焊接定位旋转装置，定位准确，保证了焊接效果；7）采用自主研发的非接触式激光焊接控制软件，实现上料，焊接，打码，复检，下料等全制程自动化，完成从散料到成品的整个生产过程。（3）性能指标：1）最小锡球直径：70um；2）焊接速度：6pcs/sec；3）移动精度：0.003mm ；4）焊接良率：98.2%；5）焊接对象适用性：适用于摄像头音圈马达、摄像头模组、CMOS传感器、光器件&微光电子器件激光焊锡、滤波元件、5G卡（5G天线类）激光焊锡。

    3、技术的创造性与先进性： （1）采用独创性微气压传感的错位紧凑型高速非接触微球激光焊接工艺与结构设计，实现锡球精准定位、自动分球与激光追踪焊接。缩短锡球落料线径，加快分球速度，提高了焊接效率，使分球速度提高50%，达到6pcs/sec，效率提升50%。 （2）采用智能化焊接温度控制与分段能量控制技术，建立基于多工艺参数的最优焊接温度控制与分段激光能量控制模型，通过微气压传感实时反馈进行闭环控制，实现焊锡覆盖区＞90%，直径1mm微小区域温度控制精度达±2度，保障质量。 （3）设计了CCD视觉校正激光束与发射器同轴对位结构、双工位高速CCD视觉定位、微细缺陷在线智能识别、带保护的可旋转定位装置和高速高精多轴焊接工作平台，实现激光束自校正对中，微精密电子元件高精度定位，精度达±0.003mm。 （4）自主研发锡球焊接碟片自洁高速锡球喷射系统与物料载具双循环的载具回流自清洁系统，实现了绿色清洁焊接，保证了焊接质量和效率，焊接速度(锡球个数)6pcs/s，焊接良率≥98%，达到国际先进水平速度。

    4、技术的成熟程度，适用范围和安全性： 本课题研发了微气压传感的错位紧凑型高速非接触微球激光焊接工艺与结构，实现了锡球精准定位、自动分球与激光追踪焊接，提高了焊接效率；建立了分段激光能量控制模型，结合智能化焊接温度控制技术、微气压传感实时反馈闭环控制技术，实现了焊锡温度的稳定控制；研发了双工位高速CCD视觉同轴定位、微细缺陷在线智能识别、双循环回流自清洁等系统，实现了绿色清洁高效焊接。自主研发了激光锡球焊接设备、Stiffener全自动焊接设备等设备，并形成商业应用。本课题技术获得发明专利4项，实用新型7项，外观专利1项，软件著作权证书5项，完成企业标准2项。通过科技成果鉴定，达到国际先进水平，解决了行业共性核心技术难题。本课题成果已批量应用在OPPO、VIVO、苹果等国内外著名企业的3C智能终端产品制造上，用户反映良好，取得了显著的经济与社会效益。

    5、应用情况及存在的问题： （1）应用情况：本课题顺利完成对技术的研究，并成功获得应用。通过对课题的实施，课题相关设备已批量应用在OPPO、VIVO、苹果等国内外著名企业的3C智能终端产品制造上，用户反映良好，取得了显著的经济与社会效益。 （2）存在的问题：本课题的焊接速度、微小锡球直径（如球径Ø760um）焊接应用领域需拓展。

     6、历年获奖情况： （1）课题相关的设备“微型精密全自动激光焊接设备”入选2019年度东莞市首台(套)重点技术装备； （2）课题相关的设备“微型精密全自动激光焊接设备”获得2019年度东莞市首台（套）重点技术装备推广奖励； （3）课题相关的设备“微型精密全自动激光焊接设备”获得2020年东莞市保企业促复苏稳增长资金-首台（套）重点技术装备推广奖励。