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激光软钎焊技术综述

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:随着电子元器件尺寸的减小,互连尺寸日益减小,可靠的小型激光器单元在商业领域得以应用,因而使激光软钎焊技术成为可能,尤其是在超细间距器件的应用中。激光软钎焊方法的主要优点如下:1)非接触和局部加热。2)可靠的软钎焊焊点。激光软钎焊的一个不足就是不能批量生产,这是因为激光软钎焊是一个顺序的生产过程,激光束轮流聚焦每一个焊点。本章将集中讲述微电子封装和组装中的激光软钎焊技术。

1974年,CEBohman首先将CO2激光应用到微电子组装的钎料互连中,随后第一台商业激光软钎焊设备于1976年投入使用[1,2],自此,激光软钎焊技术和设备的研究迅速发展起来。随着电子元器件尺寸的减小,互连尺寸日益减小,可靠的小型激光器单元在商业领域得以应用,因而使激光软钎焊技术成为可能,尤其是在超细间距器件的应用中。

相对于传统的钎焊方法,如红外再流焊、热风再流焊、气相或热板再流焊方法,激光软钎焊方法具有明显的优点,传统再流焊方法将整个组装件都放置于再流焊炉中。激光软钎焊方法的主要优点如下:

1)非接触和局部加热。激光束能够精确定位于待钎焊部位,局部限制的热输入避免了对周围材料的热损伤,尤其是热敏感元件。

2)可靠的软钎焊焊点。基板材料温度上升相对较小,减小了机械应力。钎料的快速熔化和冷却可以产生微细的焊点微观组织,提高焊点的疲劳寿命。

3)精确和可控的工艺参数。根据不同的元件类型可以精确控制工艺参数以获得均匀的焊点质量。对钎焊设备进行编程可获得重复性的结果。(www.xing528.com)

4)灵活且易于实现自动化。激光软钎焊过程可实时控制,根据待钎焊材料的不同,可选择适合的激光波长,如Nd:YAG激光和二极管激光。激光和自动化的结合可产生高速的钎焊速度,尤其是高效的二极管激光系统(>40%),与炉中钎焊及其他激光相比,可以大大减少输入能量。

最早激光应用在大的钎焊区域上是有问题的,现在装备了扫描头的激光系统可以解决此类问题。采用这种设备,可以高速的扫描钎焊区域,分束激光可同时钎焊几个焊点。激光软钎焊的一个不足就是不能批量生产,这是因为激光软钎焊是一个顺序的生产过程,激光束轮流聚焦每一个焊点。但是,按顺序获得焊点这种方法的一个优点是相邻焊盘上的钎料不同时熔化,因此,可以降低焊盘之间钎料桥连的可能性。

鉴于以上的优点,激光软钎焊方法在组装高可靠、热敏感和静电敏感元件方面具有潜在的优势,而且已经在表面组装件(SMD)[如电阻、电容、小外形尺寸封装(SOP)]和四边引脚封装(QFP)]等元件上得到了应用[3-5]。目前,激光软钎焊技术在塑料球栅阵列封装(PBGA)和倒装芯片封装[6-9]、载带自动焊(TAB)的内引线封装[10]、通孔组装的选择性激光软钎焊、无铅软钎焊[11]、光电子封装中的光纤自对准[12-14]、返修或不同封装类型的解焊[15-17]、微传感器制造中的互连[18]和MEMS封装中的局部激光辅助共晶键合[19,20]上吸引了更多的注意并成为了解决方案。本章将集中讲述微电子封装和组装中的激光软钎焊技术。

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