制冷片TEC引線激光焊接技術(shù)革新，電子溫控迎新機(jī)遇

制冷片TEC引線激光焊接技術(shù)革新，電子溫控迎新機(jī)遇

半導(dǎo)體熱電制冷器件（TEC），從原理上來說，它基于帕爾帖效應(yīng)工作，當(dāng)電流通過由 N 型和 P 型半導(dǎo)體組成的電偶對(duì)時(shí)，一端會(huì)吸收熱量制冷，另一端則會(huì)釋放熱量制熱，通過改變電流方向就能輕松實(shí)現(xiàn)制冷和制熱的切換。

TEC在電子領(lǐng)域的應(yīng)用

在電子領(lǐng)域，TEC 的應(yīng)用極為廣泛。在醫(yī)療設(shè)備里，PCR 儀需要精確的溫度控制來實(shí)現(xiàn) DNA 擴(kuò)增，TEC 就能大顯身手，幫助儀器快速精準(zhǔn)地升溫降溫，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在通信領(lǐng)域，5G 光模塊對(duì)溫度變化非常敏感，溫度一旦不穩(wěn)定，信號(hào)傳輸就會(huì)受影響，TEC 可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)光模塊溫度，保障通信的穩(wěn)定和高效。消費(fèi)電子里也常見它的身影，比如一些手機(jī)散熱夾，利用 TEC 制冷給手機(jī)降溫，讓大家玩游戲、拍視頻的時(shí)候手機(jī)性能更穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)檫^熱而卡頓。工業(yè)領(lǐng)域的激光切割機(jī)，在切割過程中激光頭會(huì)產(chǎn)生大量熱量，TEC 可以有效控制激光頭溫度，確保切割精度和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

TEC 引線焊接：電子制造中的關(guān)鍵連接

TEC 要在電子設(shè)備里正常發(fā)揮溫控作用，引線焊接可是關(guān)鍵一環(huán)。它就像是 TEC 與設(shè)備電路之間的橋梁，連接質(zhì)量直接關(guān)系到 TEC 能否穩(wěn)定運(yùn)行。要是焊接不可靠，出現(xiàn)虛焊、短路等問題，TEC 可能就沒法正常制冷或制熱，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備的性能。

在傳統(tǒng)的 TEC 引線焊接中，主要采用烙鐵焊接或回流焊，使用焊料（如Sn-Ag-Cu合金）連接TEC引線與電路板。但它們的缺點(diǎn)也不少，一方面，焊接質(zhì)量特別依賴工人的經(jīng)驗(yàn)和技能水平，焊接質(zhì)量有波動(dòng)。另一方面，回流溫度較高，熱影響區(qū)大，容易損壞熱敏材料。而隨著激光焊錫機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，其非接觸、局部焊盤放熱的特點(diǎn)，在TEC 引線焊接的應(yīng)用中解決傳統(tǒng)方式的疑難問題。

傳統(tǒng)焊接方式的困境與挑戰(zhàn)

熱損傷風(fēng)險(xiǎn)：焊接溫度需達(dá)120–200℃（表三），而TEC內(nèi)部碲化鉍（Bi?Te?）材料的熱敏感性強(qiáng)，高溫易導(dǎo)致半導(dǎo)體晶格損傷或陶瓷基板開裂。

熱應(yīng)力集中：局部高溫使焊點(diǎn)產(chǎn)生微裂紋，長期使用可能斷裂。

精度不足：手工焊接易造成引線偏移，影響TEC與熱沉的貼合度，降低散熱效率。

激光焊錫工藝：TEC 引線焊接的破局之道

（一）工作原理：光與熱的精準(zhǔn)融合

以常見的錫基焊料為例，激光能量聚焦在錫料和 TEC 引線、電路板焊盤的接觸區(qū)域，讓錫料迅速熔化，填充并浸潤引線與焊盤之間的間隙 。在激光停止照射后，熔化的錫料快速冷卻凝固，從而實(shí)現(xiàn) TEC 引線與電路板的牢固連接。這種加熱方式與傳統(tǒng)的烙鐵頭傳導(dǎo)加熱截然不同，激光焊錫屬于 “表面放熱”，能實(shí)現(xiàn)局部或微小區(qū)域的快速加熱，熱傳遞過程更加精準(zhǔn)高效。

（二）獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：全方位超越傳統(tǒng)

1. 非接觸式加工：激光焊錫過程中，激光束與焊件不直接接觸，避免了傳統(tǒng)焊接方式（如烙鐵頭手工焊接）因 物理接觸產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。

2. 高精度：激光束可以聚焦到微米級(jí)別的光斑，能夠精確控制焊接位置。

3. 高一致性：激光焊錫設(shè)備通過精確的參數(shù)控制，如激光功率、照射時(shí)間、送錫量等，能夠保證每次焊接的工藝條件一致。

4. 易自動(dòng)化：激光焊錫工藝很容易與自動(dòng)化設(shè)備集成，如自動(dòng)化工作臺(tái)、視覺識(shí)別系統(tǒng)等。

5. 節(jié)能環(huán)保：激光焊錫過程中，只對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行局部加熱，相比傳統(tǒng)焊接方式，大大減少了能源消耗。

6. 工序簡單：激光焊錫不需要像傳統(tǒng)焊接那樣，對(duì)烙鐵頭進(jìn)行頻繁的清理、上錫等維護(hù)工作。

（三）應(yīng)用場(chǎng)景：

以微型TEC焊接為例，某知名通信設(shè)備制造商在生產(chǎn) 5G 基站光模塊時(shí)，就采用了激光焊錫工藝來焊接 TEC 引線。其中，引線直徑＜0.2mm，激光精度可達(dá)±0.1mm。自動(dòng)化生產(chǎn)配合機(jī)器視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高良率（＞99%）的大規(guī)模制造。大大減少了工人的干預(yù)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效的愿景。

激光焊錫機(jī)：強(qiáng)大功能與關(guān)鍵組成

（一）核心組成：

紫宸激光焊錫機(jī)作為實(shí)現(xiàn)激光焊錫工藝的關(guān)鍵設(shè)備，其內(nèi)部構(gòu)造精密，包含了有：半導(dǎo)體激光器、光學(xué)系統(tǒng)、溫控模塊、視覺定位等，各部件協(xié)同工作，共同完成高精度的焊接任務(wù)。在半導(dǎo)體熱電制冷器件TEC的引線焊接中有錫絲、錫膏、錫球等多種激光工藝可選。

（二）功能特點(diǎn)

1. 在錫量控制方面，激光焊錫機(jī)通過精確的送錫機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)錫量的恒定輸出。錫量精度正負(fù)0.01mm，保證了焊點(diǎn)中錫料的一致性。

2. 激光焊錫機(jī)的精度非常高，其激光束可以聚焦到極小的光斑，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)別的焊接精度 。能夠精確地將錫絲或錫膏熔化在 TEC 引線與電路板焊盤的微小連接點(diǎn)上。

3. 焊接速度快也是激光焊錫機(jī)的一大優(yōu)勢(shì)。由于激光能量的快速傳遞和錫基焊料的快速熔化、凝固過程，激光焊錫機(jī)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)焊點(diǎn)的焊接。

4. 激光焊錫機(jī)的熱影響區(qū)域小，這是它區(qū)別于傳統(tǒng)焊接設(shè)備的重要特點(diǎn)。對(duì)于 TEC 這種對(duì)溫度敏感的器件，熱影響區(qū)域小可以有效避免因焊接熱導(dǎo)致的內(nèi)部半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)損壞，保證 TEC 的性能不受影響。

結(jié)語：

TEC在電子領(lǐng)域的核心價(jià)值在于精密溫控與微型化集成，而激光焊錫工藝通過非接觸、低熱應(yīng)力的特性，顯著提升了TEC引線焊接的可靠性和生產(chǎn)效率。未來隨著TEC向更高功率密度發(fā)展（提到ZT值需提升至4），激光焊錫機(jī)技術(shù)將更廣泛應(yīng)用于光通信、生物醫(yī)療等高端領(lǐng)域。