激光焊锡机在光模块PCBA上的焊接工艺

光通信器件又称光器件（Optical device），主要指应用在光通信领域，利用光电转换效应制成的具备各种功能的光电子器件，实现光信号的产生、调制、探测、连接、波长复用和解复用、光路转换、信号放大、光电转换等功能。光通信器件是光模块的主要组成部分，其性能主导着光通信网络的升级换代。

光模块封装的基本结构为光发射器模块(TOSA)和驱动电路，光接收器模块(ROSA)和接收电路。TOSA、ROSA中的技术壁垒主要在于两方面：光芯片和封装技术。一般ROSA中封装有分光器、光电二极管(将光信号转换成电压)和跨阻放大器(放大电压信号)，TOSA中封装有激光驱动器、激光器和复用器。TOSA、ROSA的封装工艺主要有：TO-CAN同轴封装、蝶形封装、BOX封装和COB(Chip On Board)封装四种。下面随着紫宸激光了解一下COB封装及光模块在PCBA上的焊接工艺。

COB封装也是板上芯片封装、有线印制板封装，是直接在印制电路板上安装裸芯片，用金线或铜线将芯片引脚与印制电路板的接触点连接起来的封装工艺。COB封装可以将芯片封装在极小的体积内，不需要外壳或支架等附加配件，具有尺寸小、重量轻、可靠性高、成本低等优点，广泛用于微型电子设备和便携式电子产品中。

在光模块生产工艺的流程中，封装和焊接都是必不可少的一环，而在芯片的封装中还有一个环节，即芯片的植球贴装，是一种将芯片上的凸点或倒装焊球覆盖或嵌入到基板或模块上的过程。激光植球焊接机在芯片的植球率可以达到99.9%，植球范围70~2000um；适用于SnPb（铅锡）、SnAgCu（锡银铜）、AuSn（金锡合金）等多种焊料的焊球；可支持单件上料或阵列上料。

光模块在PCBA上的焊接工艺

在光模块的焊接工艺中包括激光焊接、热压焊接（hot bar）、烙铁焊接、热风焊接、回流焊接、波峰焊接、电子压焊等。气密密封焊接需要在填充惰性气体环境中进行，通常采用的惰性气体是纯氮气或氩气。而激光焊接中的锡焊技术主要应用在光模块的pcba上，相比于烙铁和热压焊，非接触激光焊锡焊接精度更高，可在微小区域及烙铁无法触及的区域内完成焊接作业。例如在单模类的光模块中，一般使用激光锡焊工艺将Receptacle和Box或TO-can焊接起来，这种焊接工艺自动化程度较高，除了上下料需要人工操作外其他步骤基本可以由激光焊锡设备完成。

多模类光模块集成度高，大量使用FPC软板，焊接需使FPC软板和PCBA板形成电气互联。目前行业内主要用热压焊和激光锡焊来完成软板焊接。由于激光焊锡是近几年的新技术，加上激光焊锡机的价格比热压焊高，目前的行业接受度不高，激光焊锡机最大的特点是焊接时不接触焊盘，效率和良率都较高，对高密度pin软板焊接有着明显的优势。

激光焊锡机在光通讯行业的优势

一、焊接速度快：激光焊锡机采用高精度的激光束作为热源，能够快速地将焊料熔化并渗透到被焊接的缝隙中。与传统的烙铁焊接相比，激光焊锡机的焊接速度更快，能够大大提高生产效率。

二、焊接强度高：激光焊锡机通过将激光束聚焦在被焊接的部位，产生高温使焊料熔化并渗透到被焊接的缝隙中，待焊料冷却后形成高强度的焊接接头。相比之下，传统的烙铁焊接容易受到操作人员的技术水平、温度和压力等因素的影响，导致焊接强度不够稳定。

三、热影响区小：激光焊锡机的激光束具有高能量密度和精确的控制能力，能够将热影响区限制在最小的范围内。这意味着在焊接过程中，对周围元件和材料的影响较小，有利于保护电路板和其他敏感元件。

四、可焊接材料范围广：激光焊锡机可以用于焊接各种不同类型的材料，包括金属、合金、塑料等。在光通讯行业中，需要将各种不同类型的元件和材料连接在一起，如光纤连接器、光芯片、滤波器等，激光焊锡机的这一优势能够满足多种材料的焊接需求。

五、高度自动化：随着自动化技术的不断发展，激光焊锡机 已经实现了高度自动化。自动化操作可以减少人为因素对焊接质量的影响，提高生产效率和质量稳定性。同时，还可以降低工人的劳动强度和工作环境的影响。

博众半导体：依托产品市场工艺创新 实现光通信全自动高精度贴装

新闻导读： 近日，讯石光通讯网走进BOZHON博众苏州总部进行采访交流。博众全自动高精度共晶机稳定实现±0.5μm~±3μm高效率运作的多功能芯片贴装。针对光通讯、半导体客户对高精度、高稳定性、低成本以及高效率制造的需求特点，提供国产化的全自动高精度芯片贴装、AOI 检测等智能设备。

ICC讯 近日，讯石光通讯网走进BOZHON博众苏州总部，拜访自动化先进设备领军者博众精工科技股份有限公司，了解其在光通讯、半导体领域的精耕布局。随着互联网流量、云数据中心和高性能计算的不断发展，交换机和路由器容量性能、端口密度持续优化，光器件也向高速率、高密度、高集成和小型化演进。

下一代光电子芯片封装与传统封装存在很大的差异，这给自动化芯片贴片带来很大的挑战。博众精工副总裁、苏州博众半导体有限公司总经理余松接受讯石采访，他表示博众精工成立于 2001 年，拥有研发生产基地 40 万平方米，业务布局在消费类电子、汽车零部件、锂电装备、半导体封装装备、光学级运动控制关键部件等领域。其中，半导体封装装备板块的业务主体 — 博众半导体，成立于 2022 年，依托博众精工在自动化制造领域二十余年的技术沉淀，立足于半导体，为全球客户提供领先的、稳定的先进工艺及检测设备。博众半导体的应时而生，响应了国家“半导体设备国产化替代”战略，助推了中国半导体行业迭代升级与先进制程的发展。

2023年AI应用风靡全球（图片来源于网络）

今年以来，OpenAI以一款AI（人工智能）应用ChatGPT 风靡全球，拉开了世界AI时代的帷幕，英伟达发布的最新GH200 Grace Hopper 超级芯片和DGX GH200 超级计算机系统，以其强大的算力性能和通信硬件，支撑更丰富的 AI 产业发展。在传统云服务需求之外，AI 算力需求正在成为光通讯技术产业全新增长驱动力， 800G 光模块和光电器件作为 AI 算力性能的核心硬件之一，其市场需求逐步超越行业预期，光通讯技术产业正处于 AI 需求大规模爆发前期，有望迎来新一轮增量市场。

与传统产品相比，400G/800G 时代的光模块和光电器件在生产效率和降低成本上会面临更严格的挑战，高端产品的技术工艺也因各家厂商的定制需求而导致差异和多样化。更关键的是，大部分的高端光模块内部核心激光器芯片贴装精度控制仅允许±3μm 之间，为后面的器件耦合工艺提供足够、稳定的对准误差空间。这需要企业依托更先进的自动化、柔性化、高精度的生产方式，同时这种方式又因国外垄断而价格高昂，使得光通讯企业面临巨大的成本压力。

余松表示，作为半导体设备研发制造商，博众半导体致力于成为中国光通讯、半导体行业的领军者，通过微米级、亚微米级、纳米级技术研发和产品创新，助力用户自动化升级。公司瞄准了光通讯行业800G/1.6T 切换的窗口机遇，以及半导体产业高端自动化装备的国产化替代趋势，针对光通讯、半导体客户对高精度、高稳定性、低成本以及高效率制造的需求特点，提供国产化的全自动高精度芯片贴装、AOI 检测等智能设备。

星威系列全自动高精度共晶贴片机

据了解，博众半导体于 2022 年底正式宣布 DB3000 全自动高精度共晶贴片机投入量产，这是博众在光通信、半导体领域发展的重要里程碑。该设备贴片精度区间可稳定维持在±3μm，适用于 5G 和数据通信、激光器、功率半导体、MEMS、传感器、射频器件等需要高精度工艺的产品封装工序，满足高端 400G、800G 光通信器件和芯片对柔性自动化封装的需求，也在一定程度上打破了国外在高端贴片设备领域的垄断，实现了国产化替代。

余松向讯石介绍，随着博众半导体历时半年多的持续研发，目前，该款全自动高精度共晶贴片机设备已在技术上实现了更新迭代，升级延展为星威全系列产品，其型号包括 EF8621、EF9621、EH9721、EF7921、EG9921，是效率和精度领先的多功能芯片贴装设备，可供用户选择共晶、蘸胶、Flip Chip 等不同贴装工艺完成多芯片贴装，贴装精度可视需求选择±0.5μm~±3μm，以柔性制造满足不同用户的实际产线环境和研发创新需求，目前已成功应用在国内光通信器件、MEMS 器件、射频微波器件等客户的研发生产中。除此之外，博众半导体还推出了星准系列 AOI 检测机、星驰系列高速高精度固晶机和星权系列清洗机，旨在满足光通讯和半导体行业对产品质量的严格把控。

博众精工产品大量应用于消费类电子产品、汽车零部件等典型制造业高度自动化的组装生产线上，积累了大量的工程开发、核心技术开发经验，在产品、市场和工艺三个方面的创新能力可为博众半导体产品研发和市场竞争充分赋能。在产品创新上，前期的研发给公司积累了丰富的半导体工艺设备设计、工艺及生产技术经验，使得全自动高精度共晶机可以长期运行在±3μm 贴装精度和 2g 力控精度，设备技术指标和稳定性跟国外处于同一水平。在市场创新上，公司坚持“以市场需求为产品导向”的驱动力，专注于半导体工艺设备的研发，推动产品研发创新。在产品开发前期，通过仿真技术及多种测试手段确保设备的可靠性，且性能参数紧密贴合市场需求，在行业内树立了较强的竞争优势。此外，在工艺创新上，博众半导体拥有设计、仿真、工艺、产线集成以及实验验证一体化布局。通过工艺基限和优化工艺模块，有效提升设备的交付质量和产出效率。

余 松

博众精工副总裁、博众半导体总经理

消费类电子行业是自动化装备的经典应用，苹果、三星和华为等全球一线巨头引领了消费类电子产业的发展，切切实实携手供应链厂商合作推动行业进步。博众半导体期望把全球顶级企业的合作理念与服务带到光通讯和半导体行业，为用户定制开发创造价值。在 AI、云计算、双千兆和全光网 2.0 行业趋势下，博众半导体期待以更开放的生态建设，与行业伙伴联合开发、紧密结合，携手实现光通讯和半导体行业技术工艺的进步。

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