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激光區(qū)域回流焊接(AREA LASER PROCESS)工藝介紹

武漢鐳宇科技-激光錫焊專家 ? 來源:激光錫焊工藝 ? 作者:激光錫焊工藝 ? 2023-11-07 15:47 ? 次閱讀
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摘要

隨著激光錫焊這種新工藝被應(yīng)用,如何使焊接達(dá)到最佳的效果,錫膏如何更好的回流。關(guān)鍵參數(shù)比如激光光斑的照射方式和輻射時(shí)間,以及焊料的涂敷方式。如何根據(jù)產(chǎn)品需求確定哪些流程選擇是正確的,來保證最大限度地提高效率和產(chǎn)量。

點(diǎn)錫&激光的注意項(xiàng)

首先需要設(shè)計(jì)合適的夾具來固定產(chǎn)品,以方便更好 固定產(chǎn)品來保證錫膏的涂敷和激光的照射。要得到一致的錫膏出錫量,每個(gè)零件需要與 Z 軸的針頭保持相同的相對位置。從分配尖端底部的距離需要介于針頭直徑的1/4到1/6之間,以確保從針頭一致,并避免出錫時(shí)如果間隙太小,可以阻止尖端。如果間隙過大, 可能會粘在針頭上。

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通常激光光斑在照射產(chǎn)品時(shí),如果激光光斑由于 X 或Y定位錯(cuò)誤而偏離目標(biāo),則該區(qū)域可能會過熱并損壞。

這是因?yàn)椴煌牧蠈す馕漳芰Σ煌斐桑允褂脦囟缺Wo(hù)的系統(tǒng)也變得至關(guān)重要。

焊接一致性問題

由于助焊劑和合金在回流過程中吸收的熱量,焊膏點(diǎn)膠工藝的一致性對于加熱過程的一致性至關(guān)重要。如果焊料不足,則可能導(dǎo)致過熱,因?yàn)閷ν空舭l(fā)和合金液化的熱含量較低。如果存在過多的焊膏,則可能發(fā)生不完全回流,因?yàn)闆]有足夠的熱量來回流所有焊膏。每個(gè)產(chǎn)品是差異,將有多余的焊膏殘留下來,激光照射來保持焊點(diǎn)溫度,使焊點(diǎn)飽滿。當(dāng)在某些熱敏產(chǎn)品由于錫焊的涂敷較少,同時(shí)需要激光保持的溫度不會太久,所以不會導(dǎo)致過熱產(chǎn)生。因此,必須評估每種產(chǎn)品,以確定最佳的點(diǎn)錫方式和涂敷量,包括過程控制的方式。

對于不允許一致物理目標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)膠和激光回流的產(chǎn)品設(shè)計(jì),零件與零件的物理變化過大會導(dǎo)致分配體積不一致,并導(dǎo)致錯(cuò)誤點(diǎn)的激光加熱。例如,如果端子上的導(dǎo)線是目標(biāo),則導(dǎo)線位置的變化會導(dǎo)致粘附到零件的方式以及導(dǎo)線是否被激光點(diǎn)充分加熱。使用較大的點(diǎn)尺寸可以在一定程度上補(bǔ)償激光位置的不準(zhǔn)確性。

錫膏回流的原則

首先,我們知道當(dāng)錫膏受熱后,它會變得更薄,更容易擴(kuò)散。這將導(dǎo)致它優(yōu)先流向熱點(diǎn)。越接近,越熱,它流動得越快。錫膏另外一個(gè)特性,大約一半的助焊劑在加熱過程 中會蒸發(fā),剩余的物質(zhì)是由不會蒸發(fā)的固體組成,這些氣體是易燃的,如果過熱就會點(diǎn)燃。它們通過在接頭上方形成超飽和蒸汽層來減緩助焊劑的蒸發(fā)過程。為了最大限度地增加助焊劑蒸發(fā)并盡可能減少爆燃機(jī)會,在回流區(qū)域保持中度至強(qiáng)氣流。適當(dāng)?shù)呐艢膺€可以保護(hù)激光光學(xué)元件免受可能的助焊劑的沉積,因?yàn)橹竸┱舭l(fā)后會附著在激光光學(xué)元件上。

由于助焊劑蒸發(fā)爆燃機(jī)會的存在,因此在消除蒸發(fā)物的能力對于激光回流時(shí)間很重要。一旦蒸發(fā)物質(zhì)碳化,變成灰燼并落在產(chǎn)品表面,它吸收激光的比例要高得多,因?yàn)樗呛谏摹1换覡a覆蓋并暴露在激光下的部分會迅速過熱,燃燒對溫度敏感的材料,如電路上的塑料材料。

激光的應(yīng)用

應(yīng)用激光的最佳位置在哪里。激光作為加熱方法的主要特征是非接觸性、位置精度和加熱量。激光每次在空間的一個(gè)點(diǎn)上投射一致數(shù)量的光??赡艿哪繕?biāo)選擇包括焊膏沉積本身、要焊接的部分區(qū)域,最初沒有焊膏,以及兩者的組合。在許多應(yīng)用中,粘貼將分配在要焊接的區(qū)域,激光可以針對焊膏本身。激光被助焊劑和合金吸收,蒸發(fā)助焊劑部分,液化合金,并通過熔融金屬將熱量轉(zhuǎn)導(dǎo)到要焊接的表面。這種熱質(zhì)量成分在相對較低的熱質(zhì)量成分上工作良好,并且與熱敏材料非常接近,因?yàn)閷鲗?dǎo)熱傳輸?shù)浇宇^以外的區(qū)域時(shí),可以最大限度地減少。

更多的熱質(zhì)量組件,散熱良好的組件,更大的區(qū)域需要更多的熱量來實(shí)現(xiàn)潤濕。使用這些類型的零件時(shí), 必須將部分或全部激光聚焦應(yīng)用于組件和/或基板,以實(shí)現(xiàn)更均勻的加熱。如果熱量分布不當(dāng),有兩種現(xiàn)象會干擾潤濕:

如果所有的熱量都直接進(jìn)入焊膏,則在組件達(dá)到回流溫度和潤濕開始之前,可用助焊劑可以完全消耗。

焊料合金可以在部件上滾起,因?yàn)樗鼈兊臏囟炔粔蚋撸瑹o法潤濕。在這種情況下,接觸區(qū)域變得相對較小,焊料成為不良的導(dǎo)熱。完美光滑的熔融焊料球變成更多的反射面而不是吸收面,并將激光反射到其他地方,導(dǎo)致灼傷不良發(fā)生。

在某些產(chǎn)品上,在需要傳播的任何地方分發(fā)焊膏是不現(xiàn)實(shí)的。應(yīng)用,如針孔,它更容易在一個(gè)點(diǎn)分配和加熱產(chǎn)品的方式,使焊膏完全濕繞針是主要例子。用于此類接頭的技術(shù)會因周圍材料的熱質(zhì)量和熱靈敏度而異。

大多數(shù)選項(xiàng)之一都使用良好:

聚焦激光點(diǎn),同時(shí)加熱焊料區(qū)域和針腳。回流速度很快,助焊劑和合金很容易在加熱針腳后從通孔浸潤下來。這種方式對于比較大的焊點(diǎn)不太可靠,因?yàn)檩^大焊點(diǎn)比較散 熱,通孔的遠(yuǎn)端溫度遠(yuǎn)低于激光聚焦的一面在這種情況下,可能需要在引腳的兩側(cè)進(jìn)行點(diǎn)膠。

2. 從粘貼端將激光點(diǎn)聚焦在針腳的另一側(cè),加熱針腳和環(huán)形焊盤。如果周圍的材料對溫度過于敏感,此過程通常需要更長的時(shí)間,因?yàn)榧訜崴俾时仨氉銐蚵?,以便光斑在不損壞周圍材料的情況下回流焊膏。當(dāng)引腳和環(huán)達(dá)到回流溫度并運(yùn)行到激光聚焦的最高溫度區(qū)域時(shí),焊料將回流。

光斑大小

光斑尺寸是由光學(xué)元件和目標(biāo)點(diǎn)的距離決定的,為了使得焊盤的加熱一致性更好,激光光斑的尺寸就十分重要,如果一個(gè)光斑較小,所有的加熱需要依靠光斑中心點(diǎn)的熱傳導(dǎo)來完成,如果光斑更大一些,加熱效率就會更高,而且對于助焊劑流動會更有幫助。光斑尺寸具體取決于所使用的光學(xué)元件。不同光斑尺寸由于光能量分布的不同,需要調(diào)整激光系統(tǒng)的功率輸出以保持能量密度。

選擇終端光學(xué)器件的注意事項(xiàng)如下。

·熱加工區(qū)域的大?。簩τ诰哂行『更c(diǎn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用,保持足夠小的點(diǎn)尺寸,以保持激光能量遠(yuǎn)離接頭以外的區(qū)域,以避免損壞周圍材料至關(guān)重要。

·間隙:激光頭安裝在特定高度或角度以避免撞到夾具或其他物體的應(yīng)用需要使用具有適當(dāng)工作距離的透鏡。

·避讓:激光形成圓錐形,在焊接較高元件附近時(shí),可能會出現(xiàn)一些干涉影響,這時(shí)需要選擇具有較小角度的光學(xué)元件。

激光拖焊

在拖焊方式中,光斑按照線性路徑完成焊盤的焊接。在光斑加熱焊點(diǎn)時(shí),預(yù)涂的錫膏通過激光能量吸收后潤濕每個(gè)焊點(diǎn)。



審核編輯 黃宇

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