激光软钎焊焊点成型控制与质量评价

摘要

激光加工具有非接触加热、加热对象快速升温、不同材质升温效果不同的特性，对单个焊点加工效率高于传统加工方法。而激光由于加热效果明显受到激光器参数（波长、频率等）的影响，这为激光加工引入不稳定因素。
　　激光软钎焊作为新兴的焊接方式，具有高效的优点，也伴随许多实际问题。激光对焊点的加热效果受到材料特性得影响，不同材质对激光的吸收率不同，这也引入了焊接效果难以控制的风险。焊接过程时间短，在过程中产生的缺陷如下：助焊剂裂解和炭化，润湿不良，内部融合不充分，焊接过程不平稳，这些缺陷都会影响到焊点质量。因此，研究制订能消除上述缺陷的工艺方案，对企业提高生产效率具有现实意义。此外，由于激光加工尚未在电子组装领域广泛应用，对焊点的成型质量的评价工作不完善，因此，企业清晰了解到激光软钎焊和传统方式下的焊点质量的差异性，对于开发激光加工设备也具有重大的帮助。
　　针对生产过程中的典型焊接缺陷进行观察，归纳出四种典型的缺陷形式，并对其产生机理进行分析。烧损现象主要出现在焊点表面或焊点附近的PCB基材上，和助焊剂的烧损有较大关系；送锡过程的刚性碰撞现象，和工艺曲线中的峰值温度和时间的配合关系有关；内部气孔的产生，和助焊剂受热后的剧烈运动以及母材情况有关；焊点内部及表面缩孔现象，和冷却过程的速率过快有关。针对现象分析产生机理，结合机理提出了相应的工艺改进方案，成功实现对工艺区间的优化并消除了上述四种缺陷，顺利获得了外观良好、内部充分融合的通孔插装焊点，此种工艺研究方式和方法对企业具有较大的指导意义。
　　此外，多数企业尚未对激光软钎焊点的服役性能提出较为系统的评价，业内对激光焊的质量评价尚未形成标准化体系。本课题中，对焊点形貌和力学性能进行观察发现激光焊和波峰焊的焊点IMC形貌差异较大，激光焊点具有明显针状特性，对于提升力学性能很有帮助。二者断裂方式有较大差异，波峰焊主要沿引脚方向开裂，激光焊点主要在孔壁处开裂。
　　对焊点在环境试验中的性能变化进行观察，发现热冲击后激光焊点IMC形貌针状消失，趋于平滑，高温高湿条件明显促进IMC生长。每种试验条件下，激光焊点的力学性能均优于波峰焊点，呈现出明显优势。通过上述两种试验，让企业对插装焊点的激光加工效果获得清晰的认知，也为提升优化焊点服役能力的工作做好理论铺垫，同时为焊接质量的评价体系构建提供数据参考。

目录

第1章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 本领域相关研究综述

1.3 本文主要研究内容

第2章 试验材料与试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

第3章 激光软钎焊焊点成型工艺

3.1 引言

3.2 杜绝助焊剂烧损的工艺

3.3 送丝防波动工艺3.3.1 预热对锡丝的影响

3.4 消除内部孔洞产生的工艺

3.5焊点缩孔现象的工艺改进

3.6 本章小结

第4章 激光软钎焊焊点质量评价

4.1 引言

4.2 不同焊接方式的焊点特性观察与分析

4.3 不同焊接方式所形成焊点力学性能评价

4.4 热冲击对焊点产生的影响分析

4.5 恒温恒湿环境对焊点的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢