激光錫焊在電子電路焊接中的應(yīng)用

隨著科技發(fā)展,電子、電氣、數(shù)碼類(lèi)產(chǎn)品日益成熟并風(fēng)靡全球,該領(lǐng)域所涵蓋的產(chǎn)品其所包含的任何元器件都或許會(huì)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(jí)封裝(IC封裝)和板卡級(jí)的組裝均大量采用錫基合金填充金屬進(jìn)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(dòng)的波峰面,與插裝有元器件的PCB焊接面相接觸完成焊接過(guò)程;回流焊則是將釬料膏或焊片事先放置在PCB焊盤(pán)之間,加熱后通過(guò)釬料膏或焊片的熔化將元件與PCB連接起來(lái)。

激光錫焊以激光熱源為主體,對(duì)錫料填充熔融固化達(dá)到連接、導(dǎo)通、加固的工藝效果。按錫材料狀態(tài)來(lái)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(guò)程自動(dòng)化;可精確控制錫料的量,焊點(diǎn)一致性好;可大幅減少錫焊過(guò)程中的揮發(fā)物對(duì)操作人員的影響;非接觸式加熱;適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件焊接等優(yōu)點(diǎn)。

激光錫焊技術(shù)應(yīng)用難點(diǎn)

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(wèn)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(yīng)用,由于激光自身的一些特點(diǎn),也使得部分激光錫焊工藝更加復(fù)雜,具體歸納為:

1)對(duì)于精密細(xì)微錫焊,工件定位裝夾困難,焊樣及量產(chǎn)存在難度;

2)無(wú)控溫保護(hù)，激光高能量密度易導(dǎo)致工件損傷,尤其對(duì)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(hù)無(wú)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(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢;

4)對(duì)于軟線(xiàn)材類(lèi),裝夾定位一致性不好,焊樣飽滿(mǎn)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(xiàn)徑以下的錫絲自動(dòng)送絲困難。

奧萊光電在線(xiàn)式紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)適用于在線(xiàn)測(cè)量激光加工點(diǎn)的溫度，并且通過(guò)串口連接其他激光器后可連續(xù)輸出相應(yīng)的信號(hào)作為其他的系統(tǒng)用,可通過(guò)IO信號(hào)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(hào)。

主要特點(diǎn)有：

溫度測(cè)量范圍從100℃到400℃

最小可測(cè)量0.25mm的目標(biāo)

采用短波段的探測(cè)器

相應(yīng)時(shí)間≥20us，抗干擾能力強(qiáng)

無(wú)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(chǎng)需求概況

激光錫焊在國(guó)內(nèi)國(guó)外都有不同程度的發(fā)展,盡管經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展,始終沒(méi)有大的跨越和應(yīng)用拓展,不得不說(shuō)這是焊接應(yīng)用的一個(gè)軟肋。

然而市場(chǎng)需求不斷變化,不但存在縱向數(shù)量的增長(zhǎng),而且橫向的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展,以電子數(shù)碼類(lèi)產(chǎn)品相關(guān)零部件錫焊工藝需求為主導(dǎo)。

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

就客戶(hù)群來(lái)說(shuō),其中以蘋(píng)果客戶(hù)產(chǎn)品相關(guān)零部件衍生出相關(guān)錫焊工藝需求為主導(dǎo),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(lái)看,激光錫焊在目前及未來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間將會(huì)有驚人的爆發(fā)式增長(zhǎng)和較為龐大的市場(chǎng)體量。

全球經(jīng)濟(jì)疲軟的當(dāng)下,蘋(píng)果公司一枝獨(dú)秀,其數(shù)碼電子產(chǎn)品的龐大市場(chǎng)占有量及全球巨量大規(guī)模采購(gòu)帶動(dòng)了一大批企業(yè)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng),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(píng)果公司供應(yīng)商這樣的企業(yè),由于生產(chǎn)的產(chǎn)品是最新最高端的設(shè)計(jì),在量產(chǎn)過(guò)程中會(huì)碰到棘手的工藝問(wèn)題,亟需改進(jìn)和完善。

一個(gè)很典型的領(lǐng)域就是存儲(chǔ)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(chǔ)零部件,磁頭的數(shù)據(jù)排線(xiàn)一般為柔性PCB,貼敷在鋼構(gòu)體上,其一端陣列排布的微細(xì)點(diǎn)需預(yù)先上錫,微小上錫量只能顯微鏡觀察下完成,并且對(duì)焊接的效果要求極其嚴(yán)格。

傳統(tǒng)的焊接方式是手工焊,對(duì)操作人員的焊接水平要求非常高,勞動(dòng)力資源的稀缺及流動(dòng)性給生產(chǎn)造成極大不確定性,況且也無(wú)法量化工藝標(biāo)準(zhǔn)(沒(méi)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(lái)克服技術(shù)壁壘。

工藝升級(jí)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(biāo)準(zhǔn)化。

隨著中國(guó)市場(chǎng)勞動(dòng)力成本的提升以及技能型人才的稀缺,對(duì)傳統(tǒng)錫焊領(lǐng)域人工需求慢慢轉(zhuǎn)化為機(jī)械化作業(yè)需求,激光錫焊將突破傳統(tǒng)工藝,引領(lǐng)風(fēng)騷。從目前客戶(hù)焊樣的情況看,激光錫焊普及也是大勢(shì)所趨。

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