随着电路及电子元件向着微型化、高度集成化的方向发展,焊点尺寸变得越来越小、对热传导性能和耐高温性能的要求越来越高。电子制造产业需要精度更高、热影响区域更小的焊接方式,锡焊工艺与设备依然是影响电子制造产业发展的重要因素,因此研制高性能的软钎焊设备是如今电子封装产业的发展趋势。激光软钎焊以激光束作为能量源,相比传统波峰焊和回流焊具有焊接精度高、受热区域小、能量密度高、焊点力学性能较好、设备维修成本较低等优势,近年来受到电子生产及科研行业的广泛关注。但是,由于激光焊接中的激光束能量密度较大,在焊接热敏元件和带有低熔点元件电路时,容易损坏电子电路及元件。在这种情况下,根据焊点处温度对激光输出的平均功率进行实时调控尤为重要。在激光软钎焊接过程中对激光输出的平均功率进行控制,不仅可以保证焊点具有较好的力学性能,而且能够对热敏元件和电子电路起到保护作用。本文结合实际生产需求,提出了一种基于红外测温的激光锡丝焊接系统,通过红外测温仪检测焊接位置温度并采用闭环控制系统对输入激光器的PWM信号进行调节,从而实现对焊点温度的控制。本文主要对红外测温激光锡丝焊接系统中的光学系统和控制系统进行研究分析,最终完成样机的构建并进行焊接性能测试。首先,在确定光学系统基本工作要求的基础上,对光学系统中的基本理论及元器件的功能进行分析,对激光器、红外测温仪和CCD工业相机进行选择。对激光束及红外测温光束在对应光路中的传播进行仿真分析,将距离全反射镜下表面中心点竖直方向108mm处作为像面,对应激光束光斑及红外测温光束的光斑最大半径分别为0.5779mm和0.412mm。其次,设计各个子系统间的通信架构方案并完成红外测温激光锡丝焊接系统样机的构建。为保证红外测温精度及对激光束能量的准确控制,对光学系统中红外测温产生误差的原因进行分析,通过对比实验完成对红外测温检测值的修正,确定焊接过程的温度检测区间为[124.56,339.73]℃,修正值与真实值的最大偏差为4.24℃,提高了焊接过程中红外测温值的精度。通过激光束功率检测实验,得到光学系统激光束输出的效率,为闭环控制系统的仿真分析奠定基础。对闭环控制系统的控制策略进行分析设计,首选控制方案为PID控制。在焊接过程中干扰焊点温度的因素较多,PID参数需要不断进行整定,传统PID控制难以保证控制精度。通过焊接实验建立控制系统传递函数,对传统PID和模糊自整定PID控制系统进行理论及仿真分析。仿真分析中模糊自整定PID控制系统的调节时间、稳态误差、最大偏差以及最大超调量均优于传统PID控制。因此,采用模糊自整定PID控制。基于上述研究成果,最终对焊接系统的焊接效果进行实验探究。确定影响焊接效果的主要因素,并主要探究进丝速度以及激光作用时间对焊接效果的影响。将实验基本参数设置为:目标温度为270℃、激光器电压1.9V、设置预进丝速度17.7mm/s、预进丝长度17.7mm、退丝速度106mm/s、退丝长度17.7mm、进丝长度17.7mm。通过单因素实验分析进丝速度以及激光作用时间对焊接效果的影响,并确定进丝速度21.2mm/s,激光作用时间2s时的焊点表面光滑、铺展均匀。在上述实验条件下,进行多组焊接实验,焊接过程中检测到的温度峰值与目标温度值的偏差位于区间[17.3,27.8]℃,当偏差值稳定在[-15,15]℃时所需时间在区间[0.94,1.42]s。通过结论与展望,为样机后期的优化及改善提出了建议。