以非接触式激光焊接技术，赋能微型化、高可靠性的压力传感解决方案

引言：薄膜压力传感器的微型化趋势与焊接挑战  

 

在工业自动化、医疗设备及消费电子领域，薄膜压力传感器正朝着微型化、柔性化、高稳定性方向快速发展。以采用17-4PH不锈钢弹性体的压敏元件为例，其通过CVD（化学气相沉积）与PVD（物理气相沉积）工艺将敏感层直接集成于不锈钢基体（最大直径Φ9.5mm），实现压力信号至电信号的高精度转换。然而，此类传感器的FPC（柔性电路板）焊接面临三大核心挑战：  

1. 热敏感材料保护：17-4PH不锈钢与柔性基材（如PI或PET）热膨胀系数差异大，传统焊接易导致基板翘曲或敏感层脱附；  

2. 微米级焊点精度：FPC焊盘尺寸普遍≤0.2mm，需避免锡料飞溅或桥连；  

3. 长期稳定性要求：传感器需在振动、温变等严苛环境下工作，焊点需具备抗疲劳、耐腐蚀特性。  

 

大研智造激光锡球焊锡机凭借非接触式精密焊接、智能热管理及全流程工艺控制，为薄膜压力传感器FPC焊接提供行业标杆级解决方案，助力客户实现微米级精度与军工级可靠性的双重突破。  

 

 

一、薄膜压力传感器FPC焊接的核心技术痛点  

1. 材料兼容性难题  

17-4PH不锈钢基体：硬度高（HRC≥40）、导热系数低（~16 W/m·K），传统烙铁焊接易因局部过热导致CVD/PVD敏感层性能劣化；  

柔性电路基板：PI基材耐温仅260-300℃，焊接过程需将热影响区（HAZ）控制在0.3mm²以内，避免基板碳化或分层。  

 

2. 微焊接工艺挑战  

焊盘尺寸极限：FPC焊点直径≤0.7mm，间距≤45°，需精准控制锡球直径与激光能量；  

信号完整性保障：焊点阻抗波动需≤1mΩ，确保压力信号传输的线性度与信噪比。  

 

3. 环境适应性要求  

抗振动性能：焊点抗拉强度需≥50MPa，满足车载传感器20G振动测试标准；  

耐腐蚀性：焊接残留物需符合ISO 10993生物兼容性标准（医疗应用场景）。  

 

 

二、大研智造激光锡球焊锡机的技术创新  

1. 非接触式激光焊接：零应力、零污染  

 

 

无机械压力：采用高能量密度激光束（波长1070nm，功率60-200W）精准熔化锡球，避免FPC因机械夹持导致的形变或折痕；  

惰性气体保护：氮气/氩气纯度≥99.99%，焊接氧化率≤0.02%，保护CVD/PVD敏感层免受氧化。  

 

2. 微米级热管理技术  

 

环形光斑温控：通过多焦点激光扫描，实现热梯度分布，将17-4PH不锈钢基体温升控制在≤30℃，敏感层温升≤5℃；  

实时红外反馈：监测焊点温度波动（±2℃），动态调节激光功率，HAZ面积缩小至0.2mm²。  

 

3. 高精度工艺系统  

视觉定位系统：搭载500万像素CCD相机，定位精度±0.03mm， 支持0.1mm焊盘自动对位；  

锡球送料：0.15-1.8mm微锡球精准输送，填充率≥98%，空洞率≤0.5%。  

 

4. 全流程可靠性保障  

 

焊点强化工艺：采用SnAgCu合金锡球，焊点剪切强度提升40%，通过3000次热循环（-40℃~125℃）测试；  

在线检测模块：集成AOI与X-ray检测，实时反馈焊点形貌与内部缺陷，良品率高达99.8%。  

 

 

三、激光锡球焊在FPC焊接的关键应用场景  

1. 医疗设备：FPC与pcb 

应用案例：微型FPC与PCB焊接；  

技术优势：脉冲激光模式（单脉冲能量≤2J）避免生物兼容性涂层损伤，焊点通过ISO 13485认证。  

 

2. 工业自动化：5G光模块焊接  

焊接需求：bose与FPC的360°环形焊点；  

解决方案：多轴机械臂动态路径规划，焊接速度≤0.3秒/点，圆度误差≤0.05mm。  

 

 

3. 消费电子:微型称重传感器/应变片  

挑战：3x2.5mm环氧酚醛基板铜箔引线焊接；  

创新工艺：低温SnBi焊料（熔点138℃）搭配梯度加热，基板背面温升≤25℃。  

 

四、大研智造设备参数与定制化服务  

1. 核心设备型号与性能参数

 

参数项	规格
设备型号	DY-D-LD(60-150) / DY-F-ZM200
激光类型	半导体激光器 / 光纤激光器
激光功率	60-150W（半导体） / 200W（光纤）
定位精度	±0.03mm
焊接速度	≤0.3秒/焊点
锡球直径范围	0.2-1.8mm（可定制微球至0.15mm）
适用基板厚度	0.05-2.0mm（FPC/金属复合结构）
惰性气体保护	氮气/氩气（纯度≥99.99%）

 

2. 行业定制化服务

 

材料适配方案：针对不同基材，预设不同焊接参数组合；  

异形焊点设计：支持环形、阵列、斜面焊点工艺开发；  

产能升级包：双工位并行系统，日产能达5万件，支持柔性混线生产。  

 

 

五、应用案例与客户价值  

案例：某半导体公司7mm压力传感器量产项目  

 

 

需求：焊接0.7x1.25mm焊盘，HAZ≤0.3mm²，通过5000次疲劳测试；  

解决方案：采用DY-系列设备，搭配SnAg0.3Cu0.7焊料与氮气保护；  

成果：焊点阻抗CV值≤3%，生产效率提升50%。  

 

客户价值总结  

精度突破：实现微焊点，支持传感器微型化设计；  

可靠性升级：焊点寿命延长3倍，故障率降低至0.02%；  

环保合规：无铅工艺符合RoHS与REACH标准。  

 

 

六、未来展望：激光焊接技术驱动智能传感革命  

 

随着柔性电子与MEMS技术的融合，薄膜压力传感器将向超薄化（≤0.05mm）与多物理场集成方向演进。大研智造正研发：  

• 超快激光焊接：飞秒级脉冲减少热扩散，适配纳米级敏感层结构；  
• AI工艺优化系统：基于大数据预测焊点失效模式，实时修正工艺参数；  
• 绿色制造方案：能耗降低40%，助力碳中和目标。  

 

 

大研智造，以激光之“光”定义焊接之“精”——让每一处微米焊点都成为品质的基石！

审核编辑 黄宇