在电子组装工艺中激光焊锡带来的挑战

时间: 2024-05-09 09:04:14 |   作者: 多元酸

  随着IC(IntegratedCircuits)芯片设计水平和制造技术的提高，SMT(SurfaceMountingTechnology)正朝着高密度、高可靠性的微型化方向发展，这也对传统的焊接方式提出了挑战，新型激光锡焊机将成为焊接领域的新武器。现在，QFP(QuadFlatPackage)引脚中心距达到0.3mm，单一器件的引脚数量可达576条以上。这使得传统的焊接方法，如气相再流焊、热风再流焊、红外再流焊等。，在焊接这种细间距元件时，很容易发生相邻引线焊点的“桥连”。

  因此，慢慢的变多的人研究了新的焊接技术。其中，激光锡焊技术以其独特的热源性能、极细的光斑大小和局部加热特性，在很大程度上有助于解决这类问题。因此，慢慢的变多的制造商倾向于激光焊锡机。

  众所周知，Sn-Pb锡大范围的应用于电子组装技术，这与其诸多优点和低成本密不可分。然而，事实上，Sn-Pb锡具有很大的毒性，对人体和环境都有很大的危害。近年来，随着时下人们环保意识和环境整改治理力度的加强，无铅锡的研发日益成为激光锡焊和电子组装领域的问题。

  激光焊锡无铅化给传统的电子组装技术带来了挑战。与传统的Sn-Pb锡材料组装技术相比，无铅化电子组装技术具有以下两个基本特征:

  (1)目前普遍的使用的无铅锡材料，其熔点大多在220℃左右，比传统的Sn-Pb锡材料熔点高30~40℃。为了能够更好的保证锡材料熔化后拥有非常良好的润湿性，激光锡焊的峰值温度一般要求高于熔点20~40℃，导致无铅化锡焊的峰值温度高达250℃左右。激光焊接工艺曲线发生明显的变化，预热温度和激光焊接峰值温度相应升高。因此，电子组装设备、电子元器件和印刷电路板的耐热性必然会提出更高的要求。

  (2)几乎所有无铅锡的润湿性都弱于传统的Sn-Pb锡。此外，高温对焊盘和高含Sn量无铅锡的氧化作用非常容易造成焊点润湿不良，产生很多焊后缺陷，影响焊点的质量和可靠性。通过提高峰值焊接或激光焊接设备的加热温度，能解决无铅锡熔化所需的高温问题。然而，高温带来的锡润湿性差、氧化容易是电子组装行业的一大挑战:

  b)在无铅装配工艺中，熔融钎焊材料在空气氛围中具有较大的润湿角，降低了润湿力，使圆角过渡不光滑，增加了出现空洞的概率；

  c)与传统的Sn-Pb钎焊相比，无铅钎焊种类非常之多，性能差异较大，表面装配工艺差异较大。

  a)激光器加工精度高，光斑可达微米级，加工时间程序控制，精度远高于传统工艺方法；

  c)用较小的激光束代替烙铁头，在加工件表面有其它干扰物时，同样方便加工；

  g)当使用YAG激光或半导体激光作为热源时，能够最终靠光纤传输，因此能在常规方法不易焊接的部位来加工，拥有非常良好的灵活性和良好的聚焦性，容易实现多工位装置的自动化。