隨著科學技術的發展,電子、電氣和數碼產品越來越成熟,在世界范圍內越來越受歡迎。該領域涵蓋的產品中包含的任何部件都可能涉及錫焊工藝,從PCB板的主要部件到晶振元件,大部分焊接都需要在300℃以下完成。目前,錫基合金填充金屬用于電子行業的芯片級封裝(IC封裝)和板卡級組裝,以完成設備的封裝和卡片組裝。例如,在倒片芯片過程中,錫膏直接將芯片連接到基板上;在電子組裝制造中,使用錫膏將元件焊接到電路板上。
錫焊工藝包括峰值焊和回流焊。峰值焊是利用熔融錫循環流動的峰值表面,與裝有元件的PCB焊接表面接觸,完成焊接過程;回流焊是將錫膏或預成型焊片提前放置在PCB焊盤之間,加熱后通過錫膏或焊片的熔化將元件與PCB連接起來。
激光焊接是一種以激光為熱源,熔融錫使焊件緊密貼合的焊接方法。與傳統的焊接工藝相比,該方法加熱速度快,熱輸入量和熱影響小;焊接位置可以精確控制;焊接過程自動化;焊接量可以精確控制,焊點一致性好;焊接過程中揮發物對操作人員的影響可以大大降低;非接觸式加熱;適用于焊接復雜結構零件。
激光錫焊以激光熱源為主體,通過焊料填充、熔融、固化,達到連接、導通、加固的工藝效果。根據錫材料的狀態,可以概括為錫絲填充、錫膏填充、錫球填充三種主要形式。
01激光錫絲在激光錫焊中的應用
送絲激光焊接是激光焊接的主要形式。送絲機構配合自動工作臺使用,通過模塊化控制實現自動送絲焊接和出光焊接。它具有結構緊湊、一次性操作的特點。與其他幾種焊接方法相比,它明顯的優點是一次性夾緊材料,自動完成焊接,適用性廣。
PCB電路板、光學元件、聲學元件、半導體制冷元件及其它電子元件錫焊是主要應用領域。
02激光錫膏在激光錫焊中的應用
錫膏激光焊一般用于零部件加固或預上錫。例如,屏蔽蓋的角度通過錫膏在高溫下熔化加固,磁頭觸點的上錫熔化;也適用于電路導通焊接,對于塑料天線座等柔性電路板的焊接效果非常好。因為沒有復雜的電路,所以通過錫膏焊接往往會達到很好的效果。對精密小型工件而言,錫膏填充焊可以充分體現其優勢。由于錫膏的加熱均勻性好,當量直徑相對較小時,微小的錫量可以通過精密點膠設備精確控制,錫膏不易飛濺,從而達到良好的焊接效果。由于激光能量高度集中,錫膏受熱不均容易爆裂飛濺,濺出的錫珠容易造成短路,所以對錫膏的質量要求很高,可以用防濺錫膏來避免飛濺。當前激光錫膏焊接的應用范圍已十分廣泛,已成功應用于攝像機模塊、VCM音圈電機、CCM、FPC、精密電子焊接領域,如連接器、天線、傳感器、電感、硬盤磁頭、揚聲器、揚聲器、光通信元件、熱敏元件、光敏元件等。
03激光錫球在激光錫焊中的應用
激光錫球焊是一種將錫球放入錫球口中,通過激光加熱熔化后落在焊盤上并與焊盤潤濕的焊接方法。錫球是一種不分散的純錫小顆粒。激光加熱熔化后不會飛濺。固化后飽滿光滑,焊盤無后續清洗或表面處理等附加工序。通過這種焊接方法,可以達到良好的焊接效果。
04激光焊接技術的應用難點
包括波峰焊、回流焊、手工烙鐵焊在內的傳統錫焊可以逐步替代焊錫工藝問題,但目前激光焊接技術并不適用于貼片錫焊(主要是回流焊)。由于激光本身的一些特點,激光錫焊工藝也更加復雜,可以概括為:
1)對精密細微錫焊,工件定位裝夾難度大,焊樣和量產難度大;
2)激光高能密度容易對工件造成損壞,尤其是PCB板焊接、基板和金屬嵌層結構不良容易燒板,樣品不良率高,成本高,客戶無法接受;
3)激光器的能量高度集中容易導致錫膏飛濺,在PCB板錫焊中極易造成短路導致產品報廢;
4)對軟線類,裝夾定位一致性差,焊樣飽滿度和外觀差異較大;
5)精密錫焊通常需要送絲填充錫料,線徑小于0.4mm的錫絲很難自動送絲。
05激光焊接市場需求概述
激光焊接在國內外都有不同程度的發展。雖然經過多年的發展,并沒有太大的跨越和應用拓展,但不得不說這是焊接應用的一個弱點。但市場需求不斷變化,不僅縱向數量增加,橫向應用領域也在不斷擴大,以電子數碼產品相關零部件的焊接技術需求為主。涵蓋其他行業零部件的焊接技術需求,包括汽車電子、光學元器件、聲學元器件、半導體制冷器件、安全產品、LED照明、精密插件、磁盤存儲元器件等。就客戶而言,蘋果焊接產品的整體需求也是以及其他產品。
06結論
因為激光錫焊技術具有傳統錫焊無與倫比的優勢,必將在電子互聯網領域得到更廣泛的應用,具有巨大的市場潛力。
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