激光錫焊在電子電路焊接中的應用

隨著科技發(fā)展,電子、電氣、數(shù)碼類產(chǎn)品日益成熟并風靡全球,該領域所涵蓋的產(chǎn)品其所包含的任何元器件都或許會涉及到錫焊工藝,大到PCB板主件,小到晶振元件,絕大多數(shù)的焊接需要在300℃以下完成。

現(xiàn)在電子工業(yè)的芯片級封裝(IC封裝)和板卡級的組裝均大量采用錫基合金填充金屬進行焊接,完成器件的封裝與卡片的組裝。例如,在倒片芯片工藝中,釬料直接把芯片連接到基板上;在電子組裝制造中,利用釬料把器件焊接到電路基板上。

錫焊工藝包括波峰焊和回流焊等,波峰焊是利用熔融的釬料循環(huán)流動的波峰面,與插裝有元器件的PCB焊接面相接觸完成焊接過程;回流焊則是將釬料膏或焊片事先放置在PCB焊盤之間,加熱后通過釬料膏或焊片的熔化將元件與PCB連接起來。

激光錫焊以激光熱源為主體,對錫料填充熔融固化達到連接、導通、加固的工藝效果。按錫材料狀態(tài)來劃分可以歸納為三種主要形式:錫絲填充、錫膏填充、錫球填充。

相比傳統(tǒng)錫焊工藝,該方法具有加熱速度快,熱輸入量及熱影響小;焊接位置可精確控制;焊接過程自動化;可精確控制錫料的量,焊點一致性好;可大幅減少錫焊過程中的揮發(fā)物對操作人員的影響;非接觸式加熱;適合復雜結(jié)構(gòu)零件焊接等優(yōu)點。

激光錫焊技術(shù)應用難點

傳統(tǒng)的錫焊,包括波峰焊、回流焊、手工烙鐵錫焊能解決的焊錫工藝問題激光錫焊可以逐漸取代,較難的貼片錫焊(主要為回流焊),目前激光高速回流焊也成熟應用,由于激光自身的一些特點,也使得部分激光錫焊工藝更加復雜,具體歸納為:

1)對于精密細微錫焊,工件定位裝夾困難,焊樣及量產(chǎn)存在難度;

2)無控溫保護，激光高能量密度易導致工件損傷,尤其對于PCB板錫焊,基板及金屬嵌層結(jié)構(gòu)不好極容易燒板,樣品不良率高以致成本高昂使客戶無法接受;

3)激光的能量高度集中易造成錫膏的飛濺,在PCB板錫焊中極易造成短路導致產(chǎn)品報廢;

4)對于軟線材類,裝夾定位一致性不好,焊樣飽滿度及外觀差異性大;

5)精密錫焊往往有送絲填充錫料的要求,0.4 mm線徑以下的錫絲自動送絲困難。

奧萊光電在線式紅外測溫儀系統(tǒng)適用于在線測量激光加工點的溫度，并且通過串口連接其他激光器后可連續(xù)輸出相應的信號作為其他的系統(tǒng)用,可通過IO信號外部控制此系統(tǒng)執(zhí)行指令工作，指令執(zhí)行結(jié)束后輸出IO信號。

主要特點有：

溫度測量范圍從100℃到400℃

最小可測量0.25mm的目標

采用短波段的探測器

相應時間≥20us，抗干擾能力強

無需冷卻可耐65℃的環(huán)境溫度

控制激光器輸出

激光錫焊市場需求概況

激光錫焊在國內(nèi)國外都有不同程度的發(fā)展,盡管經(jīng)過這些年的發(fā)展,始終沒有大的跨越和應用拓展,不得不說這是焊接應用的一個軟肋。

然而市場需求不斷變化,不但存在縱向數(shù)量的增長,而且橫向的應用領域也在不斷的擴展,以電子數(shù)碼類產(chǎn)品相關零部件錫焊工藝需求為主導。

涵蓋其他各行業(yè)零部件錫焊工藝需求,包括汽車電子、光學元器件、聲學元器件、半導體制冷器件、安防產(chǎn)品、LED照明、精密接插件、磁盤存儲元件等;

就客戶群來說,其中以蘋果客戶產(chǎn)品相關零部件衍生出相關錫焊工藝需求為主導,包括其上游產(chǎn)業(yè)鏈也相繼尋找激光錫焊工藝解決方案,總體來看,激光錫焊在目前及未來很長的時間將會有驚人的爆發(fā)式增長和較為龐大的市場體量。

全球經(jīng)濟疲軟的當下,蘋果公司一枝獨秀,其數(shù)碼電子產(chǎn)品的龐大市場占有量及全球巨量大規(guī)模采購帶動了一大批企業(yè)的業(yè)務增長,這些企業(yè)主要的產(chǎn)品就是電子元器件,錫焊是其生產(chǎn)工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。

亟待工藝突破性需求

包括蘋果公司供應商這樣的企業(yè),由于生產(chǎn)的產(chǎn)品是最新最高端的設計,在量產(chǎn)過程中會碰到棘手的工藝問題,亟需改進和完善。

一個很典型的領域就是存儲元器件行業(yè),磁頭是一種極其精密和工藝要求非常高的存儲零部件,磁頭的數(shù)據(jù)排線一般為柔性PCB,貼敷在鋼構(gòu)體上,其一端陣列排布的微細點需預先上錫,微小上錫量只能顯微鏡觀察下完成,并且對焊接的效果要求極其嚴格。

傳統(tǒng)的焊接方式是手工焊,對操作人員的焊接水平要求非常高,勞動力資源的稀缺及流動性給生產(chǎn)造成極大不確定性,況且也無法量化工藝標準(沒有工藝參數(shù),完全依靠人為感官判斷焊后效果),因此亟需新的焊接工藝來克服技術(shù)壁壘。

工藝升級及拓展性需求

激光錫焊能量化工藝參數(shù)、提升良品率、降低成本,保證生產(chǎn)作業(yè)標準化。

隨著中國市場勞動力成本的提升以及技能型人才的稀缺,對傳統(tǒng)錫焊領域人工需求慢慢轉(zhuǎn)化為機械化作業(yè)需求,激光錫焊將突破傳統(tǒng)工藝,引領風騷。從目前客戶焊樣的情況看,激光錫焊普及也是大勢所趨。