超聲雷射無釺劑軟釺焊方法
2023-04-24 20:32:31 1
專利名稱：超聲雷射無釺劑軟釺焊方法
技術領域：
本發明提出一種用於電子封裝及組裝互連焊接的超聲雷射無釺劑軟釺焊方法。
國際上自1990年開始研究和開發無釺劑軟釺焊方法。目前已經公開發表的技術主要有(1)超聲波清洗波峰焊、(2)氣體保護雷射焊、(3)活性氣體及貴金屬保護紅外焊。第一種方法是在波峰焊的基礎上附加超聲振子，通過超聲空化作用去除金屬表面氧化膜，然後進行波峰焊。這種方法因為需要附加超聲設備，所以結構複雜相對成本高。第二種方法是在氮氣保護下利用雷射照射進行軟釺焊。這種方法只有保護金屬表面防止再氧化作用，沒有焊接過程中去除氧化膜作用所以效果不佳。第三種方法由於用活性氣體保護或貴金屬保護，所以操作不安全且成本太高。另一方面，第一種和第三種方法是屬於整體加熱方法，不適合用於熱敏感器件及靜電敏感器件，也不適合高密度引線器件。
本發明的目的針對現有技術存在的不足，提出一種超聲雷射無釺劑軟釺焊方法，應用於電子封裝、表面組裝及軟釺焊過程中無釺劑的條件下形成釺料凸臺及焊點接頭。
本發明的具體步驟是(1)在被焊處預置釺料。(2)用低真空或惰性氣體對被焊金屬及釺料進行防氧化保護。(3)用超聲頻率的脈衝雷射加熱釺料及被焊金屬，使釺料熔化並在液態釺料內強迫產生超聲，通過超聲的空化效應，破碎氧化膜使釺料潤溼被焊金屬表面並鋪展。(4)停止脈衝雷射加熱。上述新方法實現過程中第三步驟是核心內容。產生雷射脅迫超聲的原理是在非常低的真空保護(真空度為8Pa)或氮氣保護下，利用超聲頻率的脈衝雷射照射釺料時，被雷射照射的液體釺料表面產生超聲頻率振蕩的溫度場。根據物體的熱脹冷縮原理，超聲振蕩的溫度場作用下在液態釺料球表面將產生超聲機械振動。這種釺料球表面振動傳播到液態釺料內部及釺料潤溼界面時將產生超聲空化作用。通過超聲空化作用破碎金屬表面氧化膜促進無釺劑釺料在被焊金屬表面潤溼，最終實現無釺劑軟釺焊。
本發明與現有技術相比(1)不需要很高的真空保護，容易用於工業生產；(2)通過超聲空化作用破碎金屬表面的氧化膜，其超聲源是超聲頻率的脈衝雷射脅迫液態釺料球產生的，並不需要超聲振子。本發明在電子封裝、表面組裝及釺焊領域裡由於不需要氟利昂清洗焊點釺劑殘渣，所以有利於地球環境保護。另一方面，由於焊後焊點處沒有釺劑殘渣的腐蝕作用，所以有利於提高微細焊點及電子產品的可靠性。
實施例本發明銅焊盤表面潤溼鋪展的可行性試驗，實驗具體參數及材料如下釺料63Sn-37Pb，16mg焊盤Cu，尺寸3×3mm真空度8Pa(或氮氣保護)雷射功率5-18W加熱時間0.3-5s雷射頻率15K-25KHz
權利要求
1.一種超聲雷射無釺劑軟釺焊方法，其特徵在於按以下步驟實現(1)在被焊處預置釺料。(2)用低真空或惰性氣體對被焊金屬及釺料進行防氧化保護。(3)用超聲頻率的脈衝雷射加熱釺料及被焊金屬，使釺料熔化並在液態釺料內強迫產生超聲，通過超聲的空化效應，破碎氧化膜使釺料潤溼被焊金屬表面並鋪展。(4)停止脈衝雷射加熱。
全文摘要
本發明提出一種超聲雷射無釺劑軟釺焊方法,具體地說,通過作用在液體釺料表面的超聲頻率的脈衝雷射脅迫液態金屬超聲振動的原理,在液態釺料內產生超聲空化效應,並利用超聲空化作用破碎金屬表面及界面的氧化膜促進釺料在焊盤表面潤溼鋪展的材料熱加工技術。本發明在軟釺焊過程中可實現無釺劑釺焊、不需要超聲振子產生超聲振動源。
文檔編號B23K15/06GK1345645SQ0012911
公開日2002年4月24日 申請日期2000年9月22日 優先權日2000年9月22日
發明者王春青, 李明雨, 馮武峰, 孫福江, 張磊 申請人:哈爾濱工業大學