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激光锡焊片焊锡在电子组装工艺应用中的挑战与优势

2007-06-11

近十年,是电子市场大爆发的特殊时期。3C和电子类的迅猛发展,就引导着焊锡工艺的提升,激光锡焊就是技术提升的有效产物。相比传统的锡焊片焊接,激光锡焊的无铅化(或减铅化)在电子组装工艺应用中带来了挑战,详细请大家参考下文。

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相较于传统的组装技术,应用激光锡焊电子组装技术具备两大特色。

目前广泛使用的新型锡焊片,其熔点大都在220℃左右,比传统Sn-Pb 锡料熔点高出30~40℃,为保证锡料熔化后具有良好的润湿性,一般要求激光锡焊峰值温度高出熔点20~40℃,这就导致了无铅化后锡焊峰值温度高达250℃左右。激光锡焊工艺曲线随之发生变化,预热温度和激光锡焊峰值温度相应升高。随之而来的,就必然对电子组装设备、电子元器件和印制电路板的耐热性提出更高的要求。

几乎所有锡焊片的润湿性都弱于传统的Sn-Pb 锡料,加上高温对焊盘和高含Sn 量无铅锡料的氧化作用,极易导致焊点润湿不良,产生许多焊后缺陷,影响焊点的质量和可靠性。无铅锡料熔化所需的高温通过提高波峰焊或激光锡焊设备的加热温度可以得到解决。但是高温带来的锡料润湿性差、易氧化问题对电子组装行业来说是一个很大的挑战。

Ⅰ采用新型锡焊片投入锡焊工序后,焊点表面形成氧化很可能更为严重;

Ⅱ无铅组装的工序中,空气气氛下锡焊时,熔融润湿角大,伴随着的就是润湿力大幅度减小,容易触发圆角过渡圆滑性下降,还可能会增加空洞出现概率;

Ⅲ与传统的Sn-Pb 锡料相比,无铅锡焊片种类数量众多,而且它们的性能相差巨大,不同种类的表面组装工艺也存在区别。

相较传统电烙铁锡焊,激光锡焊有以下个大优势。

Ⅰ激光锡焊属于非接触性加工,接触性焊接所形成的应力就会相应消失;

Ⅱ以激光束替代烙铁头,接触点面积大幅度下降,因此若加工件表面有其他干涉物时,影响加工程度低;

Ⅲ这种锡焊属于局部加热,热影响的区域很小;

Ⅳ激光属于零污染加工方式,不会产生耗品,没有静电威胁,设备维护简单,操作方便;

Ⅵ以YAG激光或半导体激光作为热源时,能采用光纤传输,相对常规方式处理不易施焊部位时,它具备高灵活度、优秀的聚焦性,容易实现多工位设备自动化;

Ⅶ激光喜欢工艺精度高,光斑加热范围可控至微米级别,能实现程序自动控制,准确性高于传统模式。

从上文,我们可以看出激光锡焊即是一个产业提升的优秀改进,但同时也是电子组装工艺的巨大挑战,新型焊锡片通过激光锡焊明显具备提升合格率、降低生产成本以及逐步实现机械化的优势。所以未来可见,行业一定会努力应对这些挑战,大力普及激光锡焊。