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激光锡焊机在电子组装工艺应用的挑战

发布时间:2021-03-02

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激光锡焊机在电子组装工艺应用的挑战

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、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,新型激光锡焊机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”。


激光锡焊机在电子组装工艺应用的挑战


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,激光焊锡机也受到了越来越多生产厂商的关注。

激光焊锡的应用给电子组装工艺带来巨大的挑战

我们都知道,Sn-Pb 锡料在电子组装技术的应用中很广泛,这与其众多的优点及低成本分不开,然而在实际上Sn-Pb 锡料具有很大的毒性,对人体和环境的危害很大。随着近些年人们对环保意识的加强及环境整治力度的加大,无铅锡料的研发日益成为激光锡焊领域和电子组装领域迫在眉睫的问题。

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


激光锡焊机


(1)目前广泛使用的无铅锡料,其熔点大都在220℃左右,比传统Sn-Pb 锡料熔点高出30~40℃,为保证锡料熔化后具有良好的润湿性,一般要求激光锡焊峰值温度高出熔点20~40℃,这就导致了无铅化后锡焊峰值温度高达250℃左右。激光锡焊工艺曲线随之发生变化,预热温度和激光锡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)几乎所有无铅锡料的润湿性都弱于传统的Sn-Pb 锡料,加上高温对焊盘和高含Sn 量无铅锡料的氧化作用,极易导致焊点润湿不良,产生许多焊后缺陷,影响焊点的质量和可靠性。无铅锡料熔化所需的高温通过提高波峰焊或激光锡焊设备的加热温度可以得到解决。但是高温带来的锡料润湿性差、易氧化问题对电子组装行业来说是一个很大的挑战:

a)采用无铅锡料进行锡焊后,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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