激光焊錫在微型化印制電路板焊接中的應(yīng)用

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，我們見證了電子器件的微型化，5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及立體組裝和光電互連模塊的創(chuàng)新。5G光通信模塊中包含的熱敏元件，在傳統(tǒng)的回流焊接過程中，由于高溫的影響，其性能可能會(huì)降低甚至失效。此外，智能手機(jī)攝像頭模組、光電子產(chǎn)品以及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的氣密性問題，都需要一種局部加熱的焊接模式來實(shí)現(xiàn)立體封裝。因此，傳統(tǒng)的整體加熱方式的再流焊工藝已難以滿足現(xiàn)代電子封裝的需求。激光焊接技術(shù)以其局部熱量輸入、非接觸式操作、易于控制以及出色的焊接質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，顯著降低了熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，成為微電子封裝領(lǐng)域的新寵。

激光焊接機(jī)理

激光軟釬焊的機(jī)理基于高能量密度的激光束在短時(shí)間內(nèi)直接照射待焊的微小區(qū)域。金屬中的自由電子在激光的作用下發(fā)生高頻振動(dòng)，部分振動(dòng)能量通過軔致輻射過程轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶挪ㄏ蛲廨椛?，其余則轉(zhuǎn)化為電子的平動(dòng)動(dòng)能。通過電子與晶格之間的弛豫過程，這些動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)熱能積累到一定程度，釬料和元件的局部區(qū)域達(dá)到熔化溫度，釬料融化并流動(dòng)，在焊盤、引線和器件端面等金屬層潤(rùn)濕鋪展，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。釬料原子與被焊金屬之間通過元素的擴(kuò)散形成金屬間化合物層。激光束一旦被移除，釬料迅速冷卻凝固，形成所需的固態(tài)冶金焊點(diǎn)。在激光輻射加熱過程中，材料表面溫度的提高會(huì)導(dǎo)致其光學(xué)性質(zhì)和熱物理性質(zhì)發(fā)生變化，引發(fā)熱膨脹，同時(shí)也可能發(fā)生固態(tài)相變和熔化。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

激光焊接技術(shù)在微電子封裝中的應(yīng)用，得益于其非接觸、局部加熱和快速冷卻的特點(diǎn)。這些特性使得激光焊接在處理敏感元件和實(shí)現(xiàn)高精度焊接方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。此外，激光焊接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更小的引線間距，滿足日益增長(zhǎng)的封裝集成度需求。

1. 非接觸式焊接：激光焊接避免了物理接觸，減少了工具磨損和污染的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)允許更復(fù)雜的焊接路徑和角度。

2. 局部加熱：激光焊接僅對(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行加熱，減少了對(duì)周圍元件的熱影響，保護(hù)了熱敏元件。

3. 快速冷卻：激光焊接的快速冷卻過程有助于形成細(xì)小的晶粒結(jié)構(gòu)，提高了焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。

4. 精確控制：激光焊接的能量輸入可以通過精確控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程的精細(xì)調(diào)節(jié)。

5. 高質(zhì)量焊接：激光焊接能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的焊點(diǎn)，減少焊接缺陷，提高產(chǎn)品的可靠性和壽命。

6. 環(huán)境友好：激光焊接過程無需使用有害的焊劑，符合環(huán)保要求。

總結(jié)

激光焊接技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在微電子封裝領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。隨著技術(shù)的成熟和應(yīng)用的拓展，激光焊接有望成為電子封裝行業(yè)的重要支柱，推動(dòng)電子器件向更小尺寸、更高性能的方向發(fā)展，同時(shí)確保產(chǎn)品的長(zhǎng)期可靠性和環(huán)保性。隨著電子工業(yè)的不斷進(jìn)步，激光焊接技術(shù)必將在電子封裝領(lǐng)域發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。