电子组装元器件半导体激光无铅软钎焊技术研究.pdf

【电子组装元器件半导体激光无铅软钎焊技术研究】 电子组装元器件的焊接技术是电子制造中的关键环节，随着环保意识的提升，无铅化焊接已成为全球趋势。本文主要探讨了半导体激光无铅软钎焊技术的工艺特点、设备、快速扫描功能以及加热方法，并分析了其在实践中的应用，旨在推动这一技术的广泛应用。 一、工艺特点与机理 半导体激光无铅软钎焊技术利用激光作为热源，通过辐射加热引线，借助焊膏传递热量至基板，使焊膏熔化形成牢固的焊点。该技术的优势在于能够局部加热，避免桥接现象，适用于高引脚数量器件的大规模生产。在激光辐射加热过程中，材料的热物理性质和光学性质会发生变化，包括热膨胀、固态相变和熔化。温度升高速度受到辐射穿透层厚度和辐射区半径比例的影响。 二、系统设备与技术 1. 系统设备：最常见的激光软钎焊设备是Nd:YAG激光器，但因其效率低、成本高，半导体激光器逐渐成为研究焦点。半导体激光器具有高效率、短波长、高吸收率以及体积小、输出功率稳定等优点，适合微电子焊接。它们可以通过电源输出调节实现脉冲转变，并且配备有工业摄像机进行实时监控和测量编程。 2. 快速扫描焊接：通过使用反射镜进行快速扫描，激光可以在预设区域内迅速移动，显著提高焊接效率。这种方法特别适用于高密度封装的焊接需求。 3. 加热方法：根据焊点尺寸和扫描速度，激光功率的选择至关重要。对于不同尺寸的焊盘，需要不同功率的激光器和适当的光学系统配合，例如小焊盘使用低功率激光器，大焊盘则可能需要同时扫描多个焊点。 三、技术应用与发展 1. 无铅钎料：Sn-Ag-Cu系无铅钎料被认为是最理想的替代传统含铅钎料的材料，具有广泛应用。尽管无铅钎料的熔点较高、润湿性较差，但半导体激光焊接可以有效克服这些问题，通过精确控制温度场，防止小间距引线的桥接缺陷，提高焊点的抗拉强度。 2. 应用案例：实验结果显示，采用半导体激光软钎焊技术，焊点的实际抗拉强度可显著提高，最高可达50%。这表明该技术在高密度引线焊接中具有显著优势，对于微电子元器件的制造质量提升有重大意义。 总结，半导体激光无铅软钎焊技术结合了环保要求和工艺优化，为电子组装领域提供了高效、可靠的焊接解决方案。随着技术的进一步发展和成本降低，该技术有望在更广泛的范围内取代传统焊接方法，推动电子制造业的绿色化进程。