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激光回流焊接技术

发布时间:2024-05-10 发布时间:
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激光回流焊是利用激光束直接照射焊接部位,焊点吸收光能转变成热能,加热焊接部位,使焊料熔化,光照射停止后,焊接部位迅速冷却,焊料固化成焊点。

通常,一个Imm×2mm×0.Smm的元器件引脚从低温加热到220℃仅需要1J的能量,对激光发生器来说,产生这样大的能量是毫不费力的,通常15W~20W工业的二氧化碳激光器,就可以满足焊接电子元器件使用,这样低的能耗是其他焊接方法无法比拟的。

早期的激光焊接机是采用点焊的方法,可靠性高。此外,对周围元件,包括元器件的本体、PCB不会带来过热问题,这一点也是其他焊接工艺难以做到的,这种焊接机在美国首先用于军事和航天电子产品。这些电路组件采用金属芯和热管式PCB,贴装有QFP和PLCC及精密晶体,它们对焊接温度很敏感,采用激光逐点焊接提高了SMA的长期可靠性。

传统的激光发生器有两种,一种是固体YAG(乙铝石榴石)激光器,它的波长是1.06μm,另一种是二氧化碳气体激光发生器,它的波长是10.6μm,属远红外领域,均适用于激光回流焊。它们在数控定位器的配合下,将激光束聚集成适合的光斑形状和大小,实现激光回流焊。在20世纪80年代,激光回流焊的速度就可以达到125焊点/min。20世纪90年代利用光导纤维分散激光束,研制出分散激光束焊接系统,实现了激光多点同时焊接。这对焊接QFP和PLCC嚣件,是非常有意义的,它可以在保证焊料熔化的瞬间,使器件引脚同时下沉到焊盘上,消除了逐点焊接过程中的机械应力。

激光回流焊是一种局部焊接技术,主要2AQ-20适用于军事和航空航天电子设备中的电路组件的焊接。这些电路组件采用了金属芯和热管式PCB,贴装有QFP和PLCC等多引脚表面组装器件。由于这些器件比其他SMC/SMD的热容量大,采用VPS需增加加热时间,这将导致PCB和表面组装器件出现可靠性问题。波峰焊接和红外回流焊接技术也不适用于这种情形下的焊接,但激光回流焊接技术可快速在焊接部位局部加热而使焊料再流,避免了用上述焊接技术的缺陷。同时,由细间距器件组装的SMC/SMD在成组的回流焊接工艺中常出现大量桥连和开口。特别是随着引脚数目的增加和引脚间距的缩小,引脚的非共面性使这些焊接缺陷显著增加。引起桥连的主要原因,是在精细的焊盘上均匀地印制锡膏图形非常困难,还有当引脚接触涂有锡膏的焊盘和烘干期间会出现锡膏破裂和扩展,这些都会导致焊接桥连和开口等缺陷的产生。采用激光回流焊接工艺可以消除上述焊接缺陷,实现多引脚细间距器件的可靠焊接。

1.激光回流焊的原理

激光焊接是利用激光束直接照射焊接部位,焊接部位(器仵引脚和焊料)吸收激光能并转变成热能,温度急剧上升到焊接温度,导致焊料熔化,激光照射停止后,焊接部位迅速空冷,焊料凝固,形成牢固可靠的连接。影响焊接质量的主要因素是激光器输出功率、光斑形状和大小、激光照射时间、器件引脚共面性、引脚与焊盘接触程度、电路基板质量、焊料涂敷方式和均匀程度、器件贴装精度、焊料种类等。

2.激光回流焊的特点

该方法的显著优点是:加热高度集中,减少了热敏器件损伤的可能性;焊点形成非常迅速,降低金属间化合物形成的机会;与整体回流焊相比,减少了焊点的应力;局部加热,对PCB、元器件本身及周边的元器件影响小;焊点形成速度快,能减少金属间化合物,有利于形成高韧性、低脆性的焊点;在多点同时焊接时,可使PCB固定而激光束移动进行焊接,易于实现自动化。

激光回流焊的缺点是:始投资大,维护成本高,而且生成速度较低。这是一种新发展的回流焊技术,它可以作为其他方法的补充,但不可能取代其他焊接方法。


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