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                恒温激光锡焊系统-微型化器件最佳焊ω接方式
                文章来源:本站编辑 发布时间:2017-11-22 11:49:28 浏览次数:

                  随着IC (Integrated Circuits)芯片设计水平和制造技术的提高,SMT (Surface Mounting Technology)正朝着高密度ζ 、高可靠性的微型化方向发展,因此对传统的焊接◆方式也提出了挑战,新型激光锡焊将成为焊接领域新型武器。目前,QFP (Quad Flat Package)的引脚中心距已达到了0.3mm,单一器件的引脚数目可达到576条以上。这使得传统的气相再Ψ流焊、热风再流焊及红外再流焊等传统焊接方法∴在焊接这类细间距元器件时,极易发生相邻引线焊点的“桥连”。

                  此外,在传统的线材焊接领域,IC技术的↘进步,从另一方面推动↘了线材加工的工艺和技术发展。例如,传统的连接器领域,PCB和端子尺寸的进▓一步微小化,使得传统的Hot Bar锡焊和卐电烙铁锡焊存在工艺瓶颈。此外,由于传统HOT BAR焊和电烙铁焊等接触性焊接工艺,存在对线材和传输性能伤害的隐患,在对》线材传输品质、速率「要求高的领域,生产厂商都尽量避免使用这些方式来焊接。

                  同时,一些新型MEMS器件的出∑ 现,例如手机摄像头模组,使得电子元件的锡焊摆脱了传统的平面焊接的概念,向着←三维空间焊接方向发展。对于此类器件,电烙铁▅等接触性加工方式容易产生干涉,需非接触性且高精度的加工方式。

                  因此,越来越多的人对新的焊接进行了研究。其中激光锡焊技术▼以其特有的热源性质,极细的光斑大小,局部加热的特性,在很大程度上有助于解决此类问题,因此,也受到了越来越多生产厂商╲的关注。

                  一般而言,激光软钎焊有以下几个方面的优点:激光加工︾精度较高,光斑可以达到微米级别,加工时间〗程序控制,精度远高于传统工艺方式;非接触性∞加工,不♀存在接触焊接导致的应力;细ω 小的激光束替代烙铁头,在加工件表面有其他干涉物时,同¤样便于加工;局部加热,热々影响区小;无静电威胁;激光是最洁净的加★工方式,无耗品,维护简单,操作方便。可在双面印刷电路板上双面元件装配后加工;重复操作』稳定性好,钎剂对焊接工具污染小,且激光照射时间和输出功率易于控ぷ制,激光钎焊成品率高;激光束易于实现分光,可用半透镜、反射镜、棱※镜及扫描镜等光学元件进行时间与空间分割,能实现多点同时【对称焊;以YAG激光或半导体激光作为热源时,可用光纤传输,因此可在常规方式不易施√焊部位进行加工,灵活性好;聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化◤。

                激光软钎焊的原理

                  激光锡焊属于激光加工的一种。激∏光加工就是将激光束照射到加工物体的表面,用以去除或熔◤化材料以及改变物体表面性能从而达到加工的目的,因此属于无接触加工。其主要特点是被加工Ψ 工件变形小、热影响区小、无惰性、无噪音、加工速度快。由于光束的▆能量和光束的移动速度都是可以调节的,因此可以实■现各种加工的目的。

                  激光软钎焊是以激光作为加热源,辐射加热引线(或无引线器件的连接焊盘),通过焊膏(或者预制焊△料片)向基板传热,当温度达到钎焊温度时ㄨ,焊膏熔化,基板、引线被钎料润湿,从而形成焊点。

                无铅钎料的应用给电子组装工艺带来巨大的挑战

                  Sn-Pb 钎料一直〓得到人们的重用,而且也是电子组装技术中应用最广泛的材料,这与其较低的熔化温度,良好的导电性,优良的力学性能△、冶金性能和可焊性,以及低廉的成本是分不开的。Sn-Pb 钎料【中含有Pb,Pb 及其化合【物都有很大的毒性,会对人类及环境造成很大的危害。电子工业中大◎量使用的Sn-Pb 合金钎料是造成污染的重要来源之一。随着人类环保意识的增强,环境友好无铅钎料的研发日益成为钎焊领域和电子组装领域迫在眉睫的问题。此外,传统的Sn-Pb 钎料由于抗剪强◇度、抗蠕变¤和抗热疲劳能力差,易导致焊点在服役过程中过早地失效。Sn-Pb 钎料的这种局限性在表面组装结构中表现得更@加明显,因为和通孔插装技术相比,表面组装焊点由于无柔性的引脚而直接承受器件和印制电路板之间因热膨胀系数失配而产生的〖应力。

                  无铅化给传统的电子组装工艺带来了挑战。相比々于使用传统Sn-Pb 钎料的组装技术,无铅化电子组装技术具有以下两个基本特点:

                  (1)目前广泛使用※的无铅钎料,其熔点※大都在220℃左右,比传统Sn-Pb 钎料熔点高出30~40℃,为保证钎料熔化后具有良好的█润湿性,一般要求钎焊峰值温度高出熔点20~40℃,这就导致了无铅化后钎焊峰值温度高达250℃左右。再流焊♀工艺曲线随之发生变化,预热温度和再流焊峰值温度相应升高。随之而来的,就必然⊙对电子组装设备、电子元器■件和印制电路板的耐热性提出更高的要求。

                  (2)几乎所有无铅钎料的润湿性≡都弱于传统的Sn-Pb 钎料,加上高温对焊盘和高含Sn 量无铅钎料的氧化作用,极易①导致焊点润湿不良,产生许多焊后缺陷,影响焊点的质量和可靠性。无铅钎料熔化所←需的高温通过提高波峰焊或再流焊设备的加热温度可以得到解决。但是高温带来的〇钎料润湿性差、易氧化问题对电子组装行业→来说是一个很大的挑战:

                a)采用无铅钎料进行钎♀焊后,焊点表面氧化严♂重;

                b)在无铅组装工艺中,空气气氛下钎焊№时熔融钎料的润湿角大,润湿力减小,圆角过渡不圆滑,而且还增加空洞出现○的几率;

                c)与传统的Sn-Pb 钎料相比,无铅钎料种类○繁多,性能差别很大,其表↓面组装工艺亦有很大差别。相对于传统的Hot Bar锡焊和电烙铁锡焊,激光锡焊有以下几个方面的优点: 

                a)激光加工〖精度较高,光斑可以达到微米级别,加工时间程序控制,精度远高于传统工艺方式;

                b)非接触性加工,不存在接触焊接导致的应力;

                c)细小的激光束替代烙铁头,在加工件表面有其他干涉物时,同样便于加工;

                d)局部加热,热影响区小;

                e)无静电威胁;

                f)激光是最洁净的加工方式,无耗品,维护简单,操作方便;

                g)以YAG激光或半导体激光作为热源时,可用光纤传输,因此可在常规方式不易施『焊部位进行加工,灵活性好,聚焦性好,易于实现多工位装置的自动化。


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