浅析激光锡焊在电子互连领域中的应用

国际金属加工网 2019年08月28日

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随着科技发展,电子、电气、数码类产品日益成熟并风靡全球,该领域所涵盖的产品其所包含的任何元器件都或许会涉及到锡焊工艺,大到PCB板主件,小到晶振元件,绝大多数的焊接需要在300℃以下完成。

现在电子工业的芯片级封装(IC封装)和板卡级的组装均大量采用锡基合金填充金属进行焊接,完成器件的封装与卡片的组装。例如,在倒片芯片工艺中,钎料直接把芯片连接到基板上;在电子组装制造中,利用钎料把器件焊接到电路基板上。

锡焊工艺包括波峰焊和回流焊等,波峰焊是利用熔融的钎料循环流动的波峰面,与插装有元器件的PCB焊接面相接触完成焊接过程;回流焊则是将钎料膏或焊片事先放置在PCB焊盘之间,加热后通过钎料膏或焊片的熔化将元件与PCB连接起来。

激光锡焊是以激光作为热源,熔融锡使焊件达到紧密贴合的一种钎焊方法。相比传统锡焊工艺,该方法具有加热速度快,热输入量及热影响小;焊接位置可精确控制;焊接过程自动化;可精确控制钎料的量,焊点一致性好;可大幅减少钎焊过程中的挥发物对操作人员的影响;非接触式加热;适合复杂结构零件焊接等优点。

按锡材料状态来划分可以归纳为三种主要形式:锡丝填充、锡膏填充、锡球填充。

01.锡丝填充激光锡焊应用

送丝激光焊是激光锡焊的一种主要形式,送丝机构与自动化工作台配套使用,通过模块化控制方式实现自动送锡丝及出光焊接,具有结构紧凑、一次性作业的特点,相比于其他几种锡焊方式,其明显优势在于一次性装夹物料,自动完成焊接,具有广泛的适用性。

主要应用领域有PCB电路板、光学元器件、声学元器件、半导体制冷元器件及其他电子元器件锡焊。图1为激光送丝锡焊产品图,可以看到,焊点饱满,与焊盘润湿性好。

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图1 :激光送丝锡焊焊点图

02.锡膏填充激光锡焊应用

锡膏激光焊一般应用于零配件加固或者预上锡方面,比如屏蔽罩边角通过锡膏在高温熔融加固,磁头触点的上锡熔融;也适用于电路导通焊接,对于柔性电路板的焊接效果非常好,比如塑料天线座,因其不存在复杂电路,通过锡膏焊往往达到不错的效果。对于精密微小型的工件,锡膏填充焊能充分体现其优势。

由于锡膏的受热均匀性较好,当量直径相对较小,通过精密点胶设备可以精确的控制微小点锡量,锡膏不容易飞溅,达到良好的焊接效果。

基于激光能量高度集中,锡膏受热不均爆裂飞溅,溅落的锡珠易造成短路,因此对锡膏的质量要求非常高,可采用防飞溅锡膏以避免飞溅。

基于激光能量高度集中,锡膏受热不均爆裂飞溅,溅落的锡珠易造成短路(如图2(a)),因此对锡膏的质量要求非常高,可采用防飞溅锡膏以避免飞溅(如图2(b))。

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图2:激光锡膏焊焊点图

03.锡球填充激光锡焊应用

激光锡球焊是把锡球放置到锡球嘴里,通过激光加热熔化后坠落到焊盘之上并与焊盘润湿的一种焊接方法。

锡球为无分散的纯锡小颗粒,激光加热熔融后不会造成飞溅,凝固后饱满圆滑,对焊盘不存在后续清洗或表面处理等附加工序。

通过该焊接方法焊接细小焊盘及漆包线锡焊可以达到很好的焊接效果。


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