激光植球工艺参数的有限元分析

激光植球工艺作为一种新型工艺,广泛地应用于机械、航天和船舶等领域。然而,由于焊接质量不稳定和焊点一致性差等原因,还需不断地调整工艺参数、改进工艺方法。采用有限元法对焊球模型施加旋转高斯体热源,进行瞬态热分析和静力学分析,研究激光植球过程中激光高度、功率和作用时间对Sn63Pb37焊球在Au/Ni/Cu焊盘的焊点可靠性的影响。通过正交试验简化试验流程,并引入信噪比分析试验数据。结果表明,激光作用时间对焊点温度场与应力场的影响最为显著。同时,还得到3种因素的最佳设计方案。期望对激光植球工艺的改进与优化提供一定的理论支撑。

基于SAC305焊料的红外激光植球功率和时间对焊点形态的影响

为了探究工艺参数对激光植球焊点形态的影响,采用激光器波长为1064 nm的激光植球设备对直径0.6 mm的SAC305焊球在覆铜板上进行植球。基于单因素实验法,通过红外测温系统对激光植球熔池温度进行测量,使用3D轮廓测量仪对焊点圆度、铺展直径、焊点高度、小孔直径和小孔深度等参数进行测量。研究了激光功率和加热时间对焊点参数的影响。结果表明,熔池温度在保温区出现先升高后降低的趋势;随着加热时间的增加,冷却区熔池的冷却速率逐渐降低;激光功率的增加使得熔池温度的升温速率增加且冷却区起始温度升高。随着加热时间和激光功率的增加焊点铺展直径和小孔直径相应增大,焊点高度逐渐降低;随着加热时间的增加小孔深度呈现先增大后减小的趋势;随着激光功率增加小孔深度逐渐增大。该研究结果可为植球工艺参数的选择提供参考。

激光植球焊点剪切强度研究及断裂途径分析

为提高激光植球焊点的可靠性,研究了不同工艺参数对激光植球焊点剪切强度的影响,分析了不同剪切情况下焊点的断裂途径。实验材料为SAC焊球,直径为500μm,以Au-Ni/P-Cu为基底,通过激光植球机进行焊点的制备。通过正交试验及极差、方差分析法发现激光功率对焊点剪切强度影响最大,推断出工艺参数的最优组合。通过改变剪切参数,用电子显微镜(SEM)对焊点的断裂面进行观察,分析其断裂途径,发现降低剪切高度及加快剪切速度均会使焊点的断裂途径发生变化,焊点由完全的韧性断裂向脆性断裂转变。本研究可为提高激光植球过程中焊点的强度及不同外界条件下器件的使用提供一定参考。

激光植球工艺仿真方法研究

为解决焊接试验周期长、局限大和成本高的问题,采用数值模拟的方法对复杂的焊接试验进行模拟计算来预测焊接目标的可靠性。本文利用ANSYS有限元分析软件以Φ500μm的Sn63Pb37焊球为研究对象,建立旋转高斯体热源模型,进行热瞬态分析和剪切强度分析,研究激光焊接温度场和焊接后焊球剪切强度。将焊球剪切强度的仿真结果与焊球剪切试验的测试结果进行对比,发现两者之间的误差小于10%,验证了本文提出的激光植球工艺仿真模型的正确性。本文所建立的工艺仿真模型可以用于不同焊接工艺参数条件下Sn63Pb37焊球剪切强度的预测。

基于机器视觉的激光植球系统标定

构建了一个基于机器视觉辅助定位的激光植球系统。通过试验发现,整个系统的定位误差主要由机器视觉中透镜畸变和X-Y定位平台的装配误差引起。对于透镜畸变,引入了基于直线方法的图像畸变校正算法进行校正;对于非垂直的X-Y定位平台,通过基于机器视觉的软件补偿算法来校正X-Y定位平台的装配误差。最后,给出了试验对比数据和试验结果,验证了整个系统的标定效果。

激光植球工艺参数对焊球剪切强度的影响

激光植球工艺在实际应用中存在焊球剪切强度低于标准的问题。使用Ф500μm的焊球(Sn63Pb37)进行不同激光参数下的焊接试验,通过测量焊球剪切强度,找到激光高度、激光功率、激光作用时间的优化方向。

无钎剂激光喷射植球工艺的研究

为了研究在氮气保护条件下,无钎剂激光喷射植球工艺参数对凸点剥离强度的影响,对激光电流、激光脉冲时间和凸点剥离强度的关系进行了试验,得出了激光脉冲时间一定时,剥离强度随激光电流的增加而降低;激光电流一定时,剥离强度随脉冲时间的增加而增加的结果;同时借助扫描电镜和能谱分析,对凸点(Sn63Pb37)/焊盘(Au/Ni/Cu镀层)界面的组织形貌及相组成进行了分析。结果表明,在保证凸点外观质量的前提下,大激光电流、短激光脉冲时间时凸点剥离强度较低,小激光电流、长激光脉冲时间时凸点剥离强度较高;在现试验条件下,钎料球能很好地润湿焊盘并在凸点/焊盘界面处形成了连续的AuSn4金属间化合物层。

响应面法分析SAC305焊球激光焊接参数对润湿角的影响

基于响应面法分析了激光植球焊接工艺参数对SAC305焊料润湿性的影响。设计单因素试验并进行植球焊接,分析激光功率、加热时间和氮气压强对焊点润湿角的影响规律。进一步设计响应面法试验,建立回归方程预测模型,并对焊接工艺参数进行优化。结果表明:随着激光功率、加热时间和氮气压强增大,焊点润湿角逐渐减小,三者对焊点润湿角影响大小排序为:激光功率>加热时间>氮气压强;直径600μm焊球的响应面法优化工艺参数为激光功率84.27%,加热时间0.064 s,氮气压强1089.48 Pa,焊点润湿角为31.032°,焊点润湿铺展良好。经实验验证,响应面法预测值与实测值相近,可为优化激光植球焊接工艺参数提供参考。

BGA连接器植球工艺研究

球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装具有体积小、引脚密度高、信号完整性和散热性能佳等优点,因而广泛应用于大规模集成电路的封装领域。植球工艺作为BGA封装(连接器)生产中的关键工艺会直接影响器件与电路的性能及可靠性,现从植球工艺路线、BGA连接器设计要求、植球工艺参数及关键技术、试验及检测要求等几个方面,阐述了影响BGA连接器植球工艺实现的各种因素,借以提高BGA连接器产品的可靠性及稳定性。

电子封装与组装中的激光再流焊

激光再流焊与传统再流焊技术相比加热集中、快速 ,但生产成本较高 ,生产效率受到一定影响。激光植球的优势在于它的柔性 ,它适宜于中小批量BGA的生产与个别焊球的修复 ,不过目前还没有投入大规模的应用。激光无焊剂焊接也正处于实验研究中。

激光微纳连接技术研究进展

激光微纳连接技术是实现微纳米结构、电子元器件批量化生产的基础,是微纳制造领域的关键技术。在简要介绍微纳连接技术的应用需求和主要技术方法的基础上,重点对微纳尺度的激光连接技术进行了分析和论述。首先介绍了激光连接技术的尺寸范围,然后根据其工艺特性的不同选取三种典型的激光微纳连接技术,即激光微焊接,微纳尺度的激光软钎焊和激光植球,分别论述该三种技术的加工原理及特点、工艺参数和应用现状。通过对激光微纳连接技术工艺参数的研究和应用现状的总结,探讨激光微纳连接技术在航空航天、微电子封装、医疗器件等领域的重要应用,并对激光微纳连接技术的发展方向和未来研究工作进行了总结。