激光焊錫機(jī)在電子組裝工藝應(yīng)用的挑戰(zhàn)

隨著IC (Integrated Circuits)芯片設(shè)計(jì)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，因此也對(duì)傳統(tǒng)的焊接方式提出了挑戰(zhàn)，作為激光焊接全新工藝的激光錫焊機(jī)將成為焊接領(lǐng)域新型武器。

目前，QFP (Quad Flat Package)的引腳中心距已達(dá)到了0.3mm，單一器件的引腳數(shù)目可達(dá)到576條以上。這使得傳統(tǒng)的氣相再流焊、熱風(fēng)再流焊及紅外再流焊等傳統(tǒng)焊接方法在焊接這類細(xì)間距元器件時(shí)，極易發(fā)生相鄰引線焊點(diǎn)的“橋連”。

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因此，越來越多的人對(duì)新的焊接進(jìn)行了研究。其中激光錫焊技術(shù)以其特有的熱源性質(zhì)，極細(xì)的光斑大小，局部加熱的特性，在很大程度上有助于解決此類問題，因此，激光焊錫機(jī)也受到了越來越多生產(chǎn)廠商的關(guān)注。

激光焊錫的應(yīng)用給電子組裝工藝帶來巨大的挑戰(zhàn)

我們都知道，Sn-Pb 錫料在電子組裝技術(shù)的應(yīng)用中很廣泛，這與其眾多的優(yōu)點(diǎn)及低成本分不開，然而在實(shí)際上Sn-Pb 錫料具有很大的毒性，對(duì)人體和環(huán)境的危害很大。隨著近些年人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)及環(huán)境整治力度的加大，無鉛錫料的研發(fā)日益成為激光錫焊領(lǐng)域和電子組裝領(lǐng)域迫在眉睫的問題。

激光焊錫無鉛化給傳統(tǒng)的電子組裝工藝帶來了挑戰(zhàn)。相比于使用傳統(tǒng)Sn-Pb 錫料的組裝技術(shù)，無鉛化電子組裝技術(shù)具有以下兩個(gè)基本特點(diǎn)：

（1）目前廣泛使用的無鉛錫料，其熔點(diǎn)大都在220℃左右，比傳統(tǒng)Sn-Pb 錫料熔點(diǎn)高出30~40℃，為保證錫料熔化后具有良好的潤濕性，一般要求激光錫焊峰值溫度高出熔點(diǎn)20~40℃，這就導(dǎo)致了無鉛化后錫焊峰值溫度高達(dá)250℃左右。激光錫焊工藝曲線隨之發(fā)生變化，預(yù)熱溫度和激光錫焊峰值溫度相應(yīng)升高。隨之而來的，就必然對(duì)電子組裝設(shè)備、電子元器件和印制電路板的耐熱性提出更高的要求。

（2）幾乎所有無鉛錫料的潤濕性都弱于傳統(tǒng)的Sn-Pb 錫料，加上高溫對(duì)焊盤和高含Sn 量無鉛錫料的氧化作用，極易導(dǎo)致焊點(diǎn)潤濕不良，產(chǎn)生許多焊后缺陷，影響焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。無鉛錫料熔化所需的高溫通過提高波峰焊或激光錫焊設(shè)備的加熱溫度可以得到解決。但是高溫帶來的錫料潤濕性差、易氧化問題對(duì)電子組裝行業(yè)來說是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)：

a)采用無鉛錫料進(jìn)行錫焊后，焊點(diǎn)表面氧化嚴(yán)重；

b)在無鉛組裝工藝中，空氣氣氛下釬焊時(shí)熔融釬料的潤濕角大，潤濕力減小，圓角過渡不圓滑，而且還增加空洞出現(xiàn)的幾率；

c)與傳統(tǒng)的Sn-Pb 釬料相比，無鉛釬料種類繁多，性能差別很大，其表面組裝工藝亦有很大差別。相對(duì)于傳統(tǒng)的Hot Bar錫焊和電烙鐵錫焊，激光錫焊有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

a)激光加工精度較高，光斑可以達(dá)到微米級(jí)別，加工時(shí)間程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝方式；

b)非接觸性加工，不存在接觸焊接導(dǎo)致的應(yīng)力；

c)細(xì)小的激光束替代烙鐵頭，在加工件表面有其他干涉物時(shí)，同樣便于加工；

d)局部加熱，熱影響區(qū)小；

e)無靜電威脅；

f)激光是最潔凈的加工方式，無耗品，維護(hù)簡(jiǎn)單，操作方便；

g)以YAG激光或半導(dǎo)體激光作為熱源時(shí)，可用光纖傳輸，因此可在常規(guī)方式不易施焊部位進(jìn)行加工，靈活性好，聚焦性好，易于實(shí)現(xiàn)多工位裝置的自動(dòng)化。

審核編輯：劉清