在電子組裝工藝中，激光焊錫帶來的挑戰(zhàn)2024-01-17
隨著IC(IntegratedCircuits)芯片設(shè)計水平和制造技術(shù)的提高，SMT(Surface Mounting Technology)正朝著高密度、高可靠性的微型化方向發(fā)展，這也對傳統(tǒng)的焊接方式提出了挑戰(zhàn)，新型激光錫焊機(jī)將成為焊接領(lǐng)域的新武器?，F(xiàn)在，QFP(Quad Flat Package)引腳中心距達(dá)到0.3mm，單一器件的引腳數(shù)量可達(dá)576條以上。這使得傳統(tǒng)的焊接方法，如氣相再流焊、熱風(fēng)再流焊、紅外再流焊等。，在焊接這種細(xì)間距元件時，很容易發(fā)生相鄰引線焊點的“橋連”。
因此，越來越多的人研究了新的焊接技術(shù)。其中，激光錫焊技術(shù)以其獨特的熱源性能、極細(xì)的光斑大小和局部加熱特性，在很大程度上有助于解決這類問題。因此，越來越多的制造商傾向于激光焊錫機(jī)。
眾所周知，Sn-Pb錫廣泛應(yīng)用于電子組裝技術(shù)，這與其諸多優(yōu)點和低成本密不可分。然而，事實上，Sn-Pb錫具有很大的毒性，對人體和環(huán)境都有很大的危害。近年來，隨著人們環(huán)保意識和環(huán)境整治力度的加強(qiáng)，無鉛錫的研發(fā)日益成為激光錫焊和電子組裝領(lǐng)域的問題。
激光焊錫無鉛化給傳統(tǒng)的電子組裝技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的Sn-Pb錫材料組裝技術(shù)相比，無鉛化電子組裝技術(shù)具有以下兩個基本特征:
(1)目前廣泛使用的無鉛錫材料，其熔點大多在220℃左右，比傳統(tǒng)的Sn-Pb錫材料熔點高30~40℃。為了保證錫材料熔化后具有良好的潤濕性，激光錫焊的峰值溫度一般要求高于熔點20~40℃，導(dǎo)致無鉛化錫焊的峰值溫度高達(dá)250℃左右。激光焊接工藝曲線發(fā)生變化，預(yù)熱溫度和激光焊接峰值溫度相應(yīng)升高。因此，電子組裝設(shè)備、電子元器件和印刷電路板的耐熱性必然會提出更高的要求。
(2)幾乎所有無鉛錫的潤濕性都弱于傳統(tǒng)的Sn-Pb錫。此外，高溫對焊盤和高含Sn量無鉛錫的氧化作用很容易導(dǎo)致焊點潤濕不良，產(chǎn)生很多焊后缺陷，影響焊點的質(zhì)量和可靠性。通過提高峰值焊接或激光焊接設(shè)備的加熱溫度，可以解決無鉛錫熔化所需的高溫問題。然而，高溫帶來的錫潤濕性差、氧化容易是電子組裝行業(yè)的一大挑戰(zhàn):
a)焊接后采用無鉛錫材料，焊點表面氧化嚴(yán)重；
b)在無鉛裝配工藝中，熔融釬焊材料在空氣氛圍中具有較大的潤濕角，降低了潤濕力，使圓角過渡不光滑，增加了出現(xiàn)空洞的概率；
c)與傳統(tǒng)的Sn-Pb釬焊相比，無鉛釬焊種類繁多，性能差異較大，表面裝配工藝差異較大。
與傳統(tǒng)的HotBar焊接和電烙鐵焊接相比，激光焊接具有以下優(yōu)點:
a)激光器加工精度高，光斑可達(dá)微米級，加工時間程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝方法；
b)非接觸加工，不存在接觸焊接引起的應(yīng)力；
c)用較小的激光束代替烙鐵頭，在加工件表面有其它干擾物時，同樣方便加工；
d)局部加熱，熱影響區(qū)??；
e)無靜電威脅；
f)激光器是最干凈的加工方法，無耗材料，維護(hù)簡單，操作方便；
g)當(dāng)使用YAG激光或半導(dǎo)體激光作為熱源時，可以通過光纖傳輸，因此可以在常規(guī)方法不易焊接的部位進(jìn)行加工，具有良好的靈活性和良好的聚焦性，容易實現(xiàn)多工位裝置的自動化。
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