激光软钎焊的研究现状及发展趋势

激光软钎焊技术在微电子焊接和封装方面具有重要的应用价值.阐述了激光软钎焊的原理,简要介绍了CO2激光、YAG激光及半导体激光软钎焊系统各自的工艺特点,分析了各种激光软钎焊方法的不足及需要进一步研究解决的问题,并对激光软钎焊的发展趋势进行了分析预测.特别是解决了激光软钎焊的激光实时监控、焊点缺陷实时检测、焊接智能化等技术问题后,将会得到更为广泛的应用.     

矩形片式电阻元件的半导体激光软钎焊技术

采用Sn-Ag-Cu作为钎焊材料,研究了矩形片式电阻元件的半导体激光软钎焊技术,采用微焊点强度测试仪研究了其力学性能.结果表明,当激光钎焊时间固定时,随着激光输出功率的增加,电阻焊点的剪切力呈现增加的趋势,在某一功率左右达到最大值.随着激光钎焊时间的增加,其所对应的最佳激光输出功率逐渐减小,最佳的激光钎焊时间为1s.对比试验结果表明,激光软钎焊的最佳工艺参数组合所得到的片式电阻焊点力学性能优于采用传统红外再流焊工艺所获得的片式电阻焊点的力学性能.     

激光软钎焊在微电子焊接领域的应用及发展

随着现代电子技术的高速发展,微电子焊接领域对工艺可靠性及焊接质量要求相对更高。同时,产品结构精密程度增加、自动化生产要求及加工质量提升给传统微电子焊接工艺带来了更多考验。激光软钎焊作为一种新型微电子连接工艺在很多电子领域已成熟应用,相较于传统工艺方式,其非接触式、精准温控加热的焊接工艺特点在很多工艺场合有着明显优势。本文介绍了激光软钎焊工艺的基本原理,并与传统软钎焊形式进行对比,简单介绍了常见的三种激光软钎焊形式及相关工艺特点,列举了激光软钎焊在不同电子封装领域的应用情况及工艺优势。同时,还介绍了激光软钎焊中典型的焊接缺陷形式和当前激光软钎焊工艺难点。     

激光钎焊温度控制系统设计

针对在激光钎焊过程中需要高稳定度的恒温环境这一问题,文章紧密结合激光钎焊技术的特性,设计了一款基于双闭环PID结构的温度控制系统,分别在硬件和软件两方面对激光器的工作电流和焊点的焊接温度进行控制。内环电流环采用模拟PI调节电路,保障激光器工作电流控制的响应速度;外环温度环采用积分分离的数字PID算法,提高温度控制的精度。测试结果表明,该激光钎焊温度控制系统超调量小、控制精度高,满足激光钎焊各阶段的温度控制要求。     

电路板激光钎焊系统

采用激光作为热源对电路板端子进行焊接,在激光聚焦头与电路板之间添加自动送丝机构,对电路板焊盘处进行自动送丝处理。阐述了设备总体结构、自动送丝机构、钎焊工艺流程及实际焊接效果。其中,钎焊工艺流程包括电路板预热处理、自动送丝、锡丝形成液滴、锡滴冷却和形成钎焊接头的过程;重点比较研究了预热和非预热处理的钎焊效果。结果表明,经预热处理焊锡液滴刚好覆盖焊盘,焊点圆滑饱满,无明显缺口,无脱落现象,效果更好。     

铜激光钎焊研究

采用功率为400 W的Nd:YAG激光器对铜进行激光钎焊。通过优化焊接工艺参数,获得了成形良好的焊接接头。通过填充不锈钢钎料,实现小功率激光器焊接较厚紫铜的目的。焊接接头的拉力测试结果表明,铜钎焊接头的抗拉强度可达母材的80%以上。     

软钎焊材料的生产方法

以往的高温软钎焊材料，在2元合金中单个添加单一元素，液相线温度的变动大，可靠性不足。日本株式会社村田制作所的滨田邦彦，提供一种能够在250～300℃的高温区域软钎焊的、无铅的高温软钎焊材料的生产方法。     

激光软钎焊技术在高密度封装器件无铅连接中的应用

介绍了激光软钎焊技术的原理及特点，分析了激光软钎焊技术在高密度封装器件无铅连接中的应用优势。由于激光软钎焊技术具有局部加热、快速加热、快速冷却的特点，在高密度封装器件的无铅钎焊时，能够显著改善无铅钎料的润湿性能，细化无铅焊点的微观组织，提高无铅焊点的力学性能，因此激光软钎焊技术在高密度封装器件（如四边扁平封装器件以及球栅阵列封装器件）的无铅连接中有着广阔的应用前景。     

半导体激光焊接系统的特点及其在无铅软钎焊中的应用

分析比较了固体激光软钎焊系统和半导体激光软钎焊系统的优缺点，介绍了采用半导体激光器作为热源用于无铅软钎焊的工艺特点和钎焊机理、激光参数对软钎焊焊点质量的影响因素，以及半导体激光软钎焊技术的应用和发展趋势。     

软钎料组成物及软钎焊件

日本株式会社村田制作所滨田邦彦，发明一种软钎料组成物及软钎焊件，涉及除不可避免的杂质外不合Pb的软钎料组成物及软钎焊件，尤其涉及适合在对形成在脆性的底板上的导体进行软钎焊时使用的软钎料组成物及如此的软钎焊件。根据该发明，即使在形成在玻璃这样的脆的底板上的导体上进行软钎焊时，也不损伤底板，并且耐热性优异。该发明的软钎料组成物，其特征在于：含有在软钎料组成物100重量％中由Bi构成的90重量％以上的第1金属元素、按90重量份以上的第1金属元素和9.9重量份以下得到的2元共晶的第2金属元素、另外合计0．1～3．0重量％的第3金属元素，不合有固相线温度低于200℃的低熔点共晶，除不可避免的杂质以外，不合Pb。下面简要介绍该发明的内容。     

PECT激光钎焊技术的研究

针对复合结构压电陶瓷变压器（ＰＥＣＴ）叠片式发电元件的侧电极引出问题,对钎焊工艺进行了研究分析,并建立了激光钎焊系统。实践证明,激光钎焊技术应用于ＰＥＣＴ侧电极引出,连接可靠,全连通率高,热影响小;所建立的钎焊系统应用于生产,运行精确可靠,符合激光钎焊要求。     

铝的无铅软钎焊试验研究

研究了Sn-0.7cu,Sn-Ag-Cu,Sn-3.5Ag等软钎料合金对1060 Al的润湿性,结果表明钎料中Ag含量在1.5%～2.5%(质量分数)之间润湿性最好.SEM观察发现,钎料合金/Al界面处Ag2 Al金属问化合物并不是从基体AJ向外生长,而是与Al之间隔了一层富Sn相.最后结合Ag-Al扩散模型与键参数函数理论对Ag-Al化合物相的生长过程及润湿性的影响作出了解释.     

金属粉末焊剂在软钎焊中的应用

在微电子应用中，软钎焊剂一般用于独立的电子装置和线路板之间的导电连接和机械粘结。软钎焊剂是一种钎焊粉末在有机助熔剂中的均匀悬浮液。一种典型的软钎焊剂为含85%~92%金属粉末和8%~15%助熔剂。助熔剂从化学类型上可分3种：免净化，溶于水，轻度松香活化。最常用的助熔剂是免净化。免净化焊剂在焊后不留腐蚀残渣，因此，不需净化。相反，水溶的和轻度松香活化的焊剂则需要用水或四氧化碳清洗。 有机助熔剂含有6~15种成分，包括溶剂，触变剂(摇熔剂)，表面活性剂和松香酸。这些成分是为特殊应用按有机熔剂配方选配的。由于助熔剂是不同…     

汽车生产用激光钎焊系统设计

随着汽车工业的发展以及人们需求的不断提高,节能、安全、环保成为汽车技术的三大主题,而激光加工工艺的发展对解决汽车节能、安全和环保具有重要的意义。激光以其光束能量密度高、热影响区域小、焊接速度快、深宽比大和变形小等优点,在白车身制造领域得到广泛应用。近几年,伴随着我国逐渐迈向汽车产销大国的步伐,激光焊接这一前沿技术已相继出现在国内主流汽车企业的生产线上,而其中又以激光钎焊的应用最为广泛。在此以某量产车型的行李箱盖激光钎焊为例,结合其工艺特点,系统介绍激光钎焊系统的设计方案,并着重分析了主要核心设备的技术特点。     

激光钎焊在汽车行业的焊接应用

介绍了激光钎焊的工业应用以及激光钎焊的技术特点。结合后行李箱激光钎焊工业化实例,建立了激光钎焊的数学模型,初步研究了焊接参数的理论基础及原理,同时结合部分实际缺陷,分析了其产生机理,对激光焊接的工业化集成有重要的参考意义。     

基于神经网络的软钎焊焊点成形预测

通过不同预热温度、链速、焊接温度和焊接时间下的软钎焊工艺试验,将所获得的焊点平均扩展率测试数据作为神经网络的训练样本和验证样本,构建了4×20×8×1四层神经网络,对软钎焊焊点成形进行预测,并对网络模型的预测精度进行研究.结果表明,利用该四层神经网络可对软钎焊焊点进行高精度的成形预测.     

铝线-铜鼻子接头的软钎焊

我厂自制的GP100-C3型高颇感应加热设备中,原来采用的铝线-铝鼻子接头是压接的,采用的铝线是95mm~2和120mm~2两种。由于生产任务重,每日工作时间长达24h,致使压接接头温度升高,铝线与铝鼻子的接头处产生氧化膜,造成接触不良,影响了生产。以后,我们将该设备中的铝线-铝鼻子压接接     

镀锌板激光钎焊温度场的数值模拟

以镀锌钢板为母材,以CuSi3焊丝为钎料,进行了单、双光束激光钎焊实验．在分析单、双光束激光填丝钎焊传热行为的基础上,采用有限元方法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,提出了激光填丝钎焊热源模型．采用体热源来模拟熔化钎料铺展流动引起的传热,模型考虑了热物性参数随温度的变化带来的非线性影响以及潜热、辐射和对流对传热的影响．对典型激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明：单光束激光钎焊有较高的温度梯度,而2mm焦点间距的双光束钎焊接头峰值温度和温度梯度低,高温区域宽,更适合于获得良好的钎焊接头．