激光软钎焊的研究现状及发展趋势
激光焊接技术的研究现状及发展趋势
激光焊接技术的研究现状及发展趋势一、本文概述激光焊接技术，作为一种先进的焊接工艺，自诞生以来便在多个领域展现出其独特的优势和应用潜力。
本文旨在全面综述激光焊接技术的研究现状，并探讨其未来的发展趋势。
我们将从激光焊接的基本原理出发，分析其在不同材料、不同工业领域的应用情况，总结当前激光焊接技术面临的挑战与问题，并预测其未来的发展方向。
我们还将关注激光焊接技术的创新点和发展热点，以期为读者提供一个全面、深入、前沿的激光焊接技术全景图。
通过本文的阅读，读者可以了解到激光焊接技术的最新进展，以及未来可能的技术突破和应用拓展，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
二、激光焊接技术的研究现状激光焊接技术自诞生以来，便以其独特的优势在工业生产中占据了重要的地位。
作为一种高效、高精度、低热输入的焊接方法，激光焊接已广泛应用于汽车、电子、航空、冶金等多个领域。
目前，激光焊接技术的研究现状主要体现在以下几个方面。
激光焊接的工艺研究已经相当成熟。
研究人员通过不断优化激光功率、焊接速度、保护气体等参数，实现了对焊接过程的精确控制。
同时，针对不同材料的特性，研究人员还开发出了多种激光焊接方法，如脉冲激光焊、连续激光焊、激光填丝焊等，以满足不同行业的需求。
激光焊接设备的研究也在不断进步。
随着激光技术的快速发展，激光焊接设备的功率和稳定性得到了显著提升。
同时，设备的智能化、自动化水平也在不断提高，如机器人激光焊接系统的出现，大大提高了生产效率和质量稳定性。
激光焊接过程中的质量控制和检测技术也是当前研究的热点。
通过在线监测焊接过程中的温度、熔池形态等关键参数，可以实时调整焊接工艺参数，保证焊接质量。
同时，无损检测技术的应用也为激光焊接的质量控制提供了有力支持。
然而，尽管激光焊接技术在许多方面已经取得了显著的成果，但仍存在一些挑战和问题。
例如，对于某些高反射率或高导热性的材料，激光焊接的难度较大。
激光焊接的成本较高，也在一定程度上限制了其应用范围。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究【摘要】激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法，被广泛应用于工业生产中。
本文首先介绍了激光焊接技术的基本原理，包括激光束的生成和聚焦等机理。
接着介绍了激光焊接技术的研究现状，包括其在材料连接、电子器件制造等领域的应用。
结合最新的研究成果，探讨了激光焊接技术在工业生产中的应用前景和发展趋势。
分析了激光焊接技术面临的挑战，如焊缝质量控制、成本降低等问题，并提出了未来的发展展望。
激光焊接技术的不断创新和改进，将进一步推动工业制造领域的发展，为提高产品质量和生产效率提供重要支持。
【关键词】激光焊接技术、研究现状、发展趋势、工业应用、未来挑战、基本原理、总结与展望1. 引言1.1 背景介绍传统的焊接方法存在着一定的局限性，如变形大、焊道狭窄、焊缝不均匀等问题。
而激光焊接技术通过高能密度的激光束，可以实现快速、高精度焊接，避免了传统焊接方法的缺点。
激光焊接技术被认为是未来焊接领域的发展方向。
本文将探讨激光焊接技术的基本原理、当前研究现状、工业生产中的应用情况，以及未来的发展趋势和挑战。
通过对激光焊接技术的深入研究，可以更好地了解这一技术的优势和局限性，为其未来的发展提供有力支持和指导。
2. 正文2.1 激光焊接技术的基本原理激光焊接技术的基本原理是利用高功率密度激光束对工件进行瞬时加热，使其局部熔化并在熔池中实现焊接。
激光光束经过透镜聚焦后在焊接区域形成一个极小的焦点，能量集中，可以快速提高工件表面温度，达到熔化和接合的目的。
激光焊接技术的基本过程包括预热、熔化、混合和冷却四个阶段。
预热阶段是指激光束在焊缝区域加热工件并提高表面温度；熔化阶段是指工件局部熔化形成熔池；混合阶段是指添加适量的填充材料，如焊丝，以填补焊缝；冷却阶段是指熔化部分冷却形成焊接接头。
激光焊接技术具有高能量密度、高效率、精密焊接等优点。
通过调节激光功率、加工速度和焊接参数，可以实现对不同材料的焊接操作，包括金属、塑料、陶瓷等材料。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究激光焊接技术是近年来发展迅猛的一种金属材料连接技术，具有高效、高精度、无污染等优点，广泛应用于汽车、航天、电子、化工等领域。
文章将从研究现状和发展趋势两方面进行探究。
一、研究现状1. 激光焊接技术的应用范围不断扩大。
目前，激光焊接技术已经广泛应用于汽车制造、电子电气、工程机械、石油化工等领域，并在航空、航天、国防等高端领域得到了广泛的应用。
2. 激光功率不断提高。
激光功率是影响激光焊接技术的主要因素之一，目前激光功率已经从原来的几百瓦提高到了几千瓦，以满足不同领域对焊接深度和速度的要求。
3. 激光脉冲宽度控制技术不断完善。
激光脉冲宽度是影响激光焊接技术的另一项关键因素。
随着激光脉冲宽度控制技术的不断提高，激光焊接技术的稳定性和精度得到了极大提高。
4. 激光焊缝的质量得到了显著提升。
随着激光焊接技术的不断发展，焊缝质量得到了极大提升。
现在的激光焊接技术已经能够实现低热影响区、小变形、高连接强度等优点。
二、发展趋势1. 激光焊接技术将向高功率和高频率发展。
随着激光功率不断提高，激光焊接技术将向高功率和高频率发展，以应对越来越复杂的焊接需求。
2. 激光焊接技术将更加智能化。
随着人工智能技术的不断提高，激光焊接技术将更加智能化，实现更高效、更精准的焊接操作。
3. 激光焊接技术将向多模式发展。
多模式激光器可以同时发射多个波长的激光，实现多种焊接模式切换，提高焊接效率和质量。
4. 激光检测技术将与激光焊接技术紧密结合。
激光检测技术可以对焊接缺陷、裂纹等进行检测和分析，提高焊接质量和工艺优化。
综上所述，激光焊接技术在不断发展中，应用领域不断拓展，同时也涌现出了一系列新技术和新方向。
未来，激光焊接技术将更加智能化、高效化，进一步满足市场需求。
2024年激光焊接技术市场发展现状
2024年激光焊接技术市场发展现状引言激光焊接技术是一种利用激光束对金属材料进行精细焊接的技术。
由于其高精度、高效率和无需物理接触等优点，激光焊接技术在制造业中扮演着重要角色。
本文将对激光焊接技术市场的发展现状进行分析和探讨。
市场概况激光焊接技术市场目前呈现出快速增长的态势。
据统计数据显示，全球激光焊接技术市场规模在过去几年里保持了持续增长，预计未来几年内市场规模将进一步扩大。
这主要归因于激光焊接技术在汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等领域的日益广泛应用。
发展趋势1. 自动化程度提高近年来，随着制造业向智能化、自动化方向发展，激光焊接技术也在不断向自动化程度更高的方向发展。
自动化激光焊接系统的出现使得生产效率大幅提升，同时降低了人工成本和减少了人为误差。
2. 激光焊接技术与机器人技术的结合机器人技术的快速发展也为激光焊接技术的进一步应用提供了巨大机遇。
激光焊接技术与机器人技术的结合可以实现更高级别的自动化和精密焊接操作。
在汽车制造和航空航天领域，机器人激光焊接系统已经广泛应用，提升了生产效率和产品质量。
3. 激光焊接技术的多功能化激光焊接技术不仅可以用于传统金属材料的焊接，还可以应用于其他领域，如塑料焊接、电子元器件焊接等。
通过与不同领域的技术结合，激光焊接技术的适用范围得到了扩大，为市场的发展提供了更多机会。
4. 能源效率的提高传统焊接技术存在能源浪费和环境污染等问题，而激光焊接技术具有高能源转化效率和低能源消耗的特点。
随着环保的日益重视，激光焊接技术的能源效率优势将成为推动其市场发展的重要因素之一。
市场挑战尽管激光焊接技术市场发展前景广阔，但也面临一些挑战。
1. 价格因素限制激光焊接技术设备相对传统焊接设备而言价格较高，因此在初期投资上存在一定难度。
这使得中小型企业难以承担相关设备的成本，限制了其广泛应用。
2. 技术门槛较高激光焊接技术需要经过专业培训和技术熟悉才能正确操作。
由于技术门槛较高，一些中小企业可能面临人才不足的问题。
激光焊接技术现状及展望研究
激光焊接技术现状及展望研究激光焊接技术是一种高效、精确、无损伤的材料连接方法，因其优异的性能被广泛应用于工业制造、航空航天等领域。
目前，随着激光器技术的不断进步和激光焊接过程的优化，激光焊接技术在各个领域的应用越来越广泛，同时也有许多值得进一步探索和发展的方向和问题。
一、激光焊接技术现状激光焊接技术是一种通过调节激光束的能量和参数，使材料表面局部区域高温熔化，再通过液态金属的流动和冷却达到材料加工和连接的方法。
与传统的焊接方法相比，激光焊接技术具有以下优点：1.精度高，焊接效果好。
激光焊接过程是高度集中的光束和加热区域，焊接过程可以精确控制，焊接接头质量高。
2.效率高，成本低。
激光焊接速度快，节约时间和成本。
3.适应性强。
激光焊接可以焊接各种类型的金属和非金属材料，应用范围广泛。
目前，激光焊接技术的应用领域不断拓展，如汽车、航空航天、电子、医疗设备、通信设备等行业，因此，激光焊接技术受到越来越多的关注和研究。
二、激光焊接技术的发展趋势和展望1.激光功率和重复率的不断提高激光器的功率越高，焊接速度越快，焊接效率越高。
因此，探索高功率、高重复频率的激光器设备是今后激光焊接技术的趋势之一。
2.导光和聚焦技术的优化导光和聚焦技术决定了激光焊接的质量和效率。
在实际应用中，如何将激光束优化地聚焦并保持高稳定性，保证焊接的质量和效率，是未来激光焊接技术研究的重点。
3.激光焊接过程的可视化和智能化通过高速摄像和激光发射数据的采集，可以实现对焊接过程的可视化，用于设计和优化焊接过程。
另外，引入智能控制和自动化技术，实现激光焊接过程的高效控制和自动控制，将是未来的发展方向。
4.激光焊接技术在新材料和新工艺中的应用新材料和新工艺对焊接技术提出了更高的要求，如材料厚度、硬度等。
因此，未来的研究将涉及新材料和新工艺的良好品质、适宜的加工和连接方法，以满足工业生产的需求。
5.激光焊接技术的发展与环境保护在未来的研究中，需要关注激光焊接技术对环境的影响和环保问题。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究1. 引言1.1 激光焊接技术的定义激光焊接技术是一种利用激光束将热能集中到焊接点进行熔化并连接材料的先进焊接方法。
通过激光束高能量密度和高束质量，可以实现快速、高效、精确的焊接过程。
激光焊接技术在金属、塑料、陶瓷等材料的连接中广泛应用，具有焊缝小、热影响区少、变形小等优点。
随着激光技术的不断进步和发展，激光焊接技术已成为现代制造业中一种重要的焊接方法，被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等领域。
激光焊接技术的发展为加工技术的进步和产品质量的提高提供了重要支持，是当前研究和发展的热点之一。
1.2 激光焊接技术的重要性1.提高生产效率：激光焊接技术具有快速焊接速度、操作简便等特点，可以大幅提高生产效率，节约人力、时间和成本。
2.提高焊接质量：激光焊接技术能够实现高精度的焊接，焊缝质量好，可以避免气孔、裂纹等焊接缺陷，确保焊接连接的牢固性和稳定性。
3.拓展适用范围：激光焊接技术可以应用于各种金属材料的焊接，包括高熔点金属和难焊材料，具有很强的适用性和通用性。
4.降低能源消耗：相比传统焊接方法，激光焊接技术采用光能作为热源，能量利用效率高，节能环保，有利于减少对环境的影响。
激光焊接技术在制造业中的重要性不容忽视，其在提高生产效率、提高焊接质量、拓展适用范围和降低能源消耗等方面的优势，使其成为现代工业领域中备受重视的焊接技术之一。
2. 正文2.1 激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接技术的发展历程：激光焊接技术自20世纪70年代开始逐渐发展，并在各个领域得到广泛应用。
随着激光技术和光学技术的不断进步，激光焊接技术的研究也得到了快速发展。
2. 激光焊接技术的研究热点：当前的研究主要集中在提高焊接质量和效率、拓展适用范围、降低成本和提高稳定性等方面。
利用不同波长的激光进行焊接，探索新的焊接材料、优化焊接参数等。
3. 激光焊接技术的现有问题：虽然激光焊接技术在许多领域取得了成功，但仍然存在一些问题，如焊接过程中容易产生气孔、热裂纹等缺陷，需要进一步研究和解决。
激光钎焊研究现状与展望
1 序言自20世纪60年代第一台激光器问世，从此开启了激光应用时代。
激光焊接是一种以激光束为热源的高效焊接方法。
根据作用在工件上实际的功率密度，激光焊可分为热传导焊和深熔焊两种方式。
热传导焊时，熔池表面封闭，而深熔焊时熔池则被激光束穿透成孔；同时，较之深熔焊，热传导焊在产生焊缝的过程中所受气体的影响程度较小，但焊缝熔深更浅，速度更慢。
此外，由于激光固有的能量集中特性，激光也被应用于熔钎焊工艺，实现快热快冷，精确控制热输入及加热区域。
激光熔焊质量受到多种因素的影响，主要包括激光束直径、焦点位置、激光功率、焊接起始点和终止点的激光功率、焊接速度、保护气体等。
而激光钎焊的优点在于焊缝外形美观，密封性好，以及安全性高；热损伤小，热影响区小；钎焊过程中无需频繁更换焊枪和喷嘴，无飞溅，加工成本低，钎焊缝质量高；能量密度大，焊接效率高，易于实现自动化。
然而，激光钎焊的缺点是易出现夹杂、气孔、裂纹；可能出现熔焊与钎焊共存的现象；激光设备昂贵，维修成本高，且对夹具精度要求高。
因此，激光钎焊因其特有的优点，近年来被广泛应用于板料（尤其是薄板）的精密成形，并在微间距元器件精密连接方面显示出很大潜力，已成为当前研究的热点课题之一。
2 激光钎焊设备及方法研究2.1 激光钎焊设备发展现状钎焊选用的热源通常有火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊和激光钎焊等。
激光钎焊系统主要由激光器、激光镜组、防护用的激光焊接房、传导激光的光纤等部件构成。
首先，激光束通过激光发生器聚焦于焊丝端部，焊丝受热熔化形成金属熔体、浸流入待焊板件之间缝隙中，之后冷却凝固，从而形成具有冶金结合的钎焊层。
由于在钎焊时钎料熔化，而母材不熔化，有利于获得良好的焊缝表面成形，这既提升了产品美观度，又增强了密封性，如图1所示。
激光钎焊选用的设备：机械手主要有KUKA、FANUC、ABB、COMAU等品牌；激光器可选用IPG、通快Trudiode系列激光器、Laserline LDF5000-6二极管激光器；激光镜组是Scsnsonic ALO1或ALO3系，送丝功能的实现一般采用福尼斯VR1500系列送丝机，相应的热丝电源为福尼斯TPS4000系列电源。
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究
激光焊接技术的研究现状及发展趋势探究激光焊接技术是一种高精度、高效率的焊接方法，近年来得到了广泛的应用和发展。
本文将探究激光焊接技术的研究现状和发展趋势，分析其在各个领域的应用以及未来的发展方向。
一、激光焊接技术的研究现状1. 激光焊接工艺激光焊接是利用激光束对材料进行加热，从而使材料表面产生熔化，并将熔化池与受热区域形成牢固的结合。
激光焊接工艺主要包括传统激光焊接、深层激光焊接、激光-激光混合焊接、激光-煤炭混合焊接等多种方式，每种方式都有其适用的具体情况。
2. 激光焊接设备激光焊接设备包括激光发生器、激光传输系统和焊接装置等部分。
目前，市场上主要有固体激光器、液体激光器和气体激光器等多种类型的激光器可供选择，其中固体激光器因其高功率、高能量密度和高效率等优势，逐渐成为主流。
3. 激光焊接材料激光焊接可适用于多种材料，包括金属材料、合金材料、塑料材料等。
而随着激光焊接设备和工艺的不断改进，其在特殊材料、复合材料和高温材料等方面的应用也逐渐增多。
4. 激光焊接检测技术激光焊接后的焊缝质量直接影响着工件的使用性能，因此激光焊接检测技术成为焊接过程中不可或缺的一部分。
目前，主要的检测技术包括激光扫描显微镜检测、红外热像仪检测、超声波检测和X射线检测等多种方式。
5. 激光焊接应用领域激光焊接技术已经广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械、管道制造等领域。
在汽车制造中，激光焊接可以实现车身零部件的高效焊接，提高生产效率，减少成本。
6. 激光焊接的优势与传统焊接方法相比，激光焊接具有焊缝小、变形小、热影响区小、焊接速度快、热影响深度浅等特点。
激光焊接在一些对焊接质量要求高、对材料变形敏感的领域有着明显的优势。
1. 激光焊接设备的技术升级随着激光技术的不断发展，激光焊接设备的性能将不断提升。
固体激光器的输出能量和能量密度将不断增加，激光束质量和稳定性将得到进一步提高，激光束调控技术也将更加精密。
2. 激光焊接工艺的创新针对不同的焊接需求，激光焊接技术将不断进行工艺创新。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PRESENT STATUS AND D EVELO PM ENT TREND O F LASER SOLD ER ING TECHNOLO GY
Nanjing University of Aeronautics and A stronautics Huang X iang, Xue Songba i, Han Zongjie
·14·
法以来 ,激光软钎焊技术不断发展 ,已得到了广泛的研 究与应用 [ 5 ] 。
1 激光软钎焊的原理
激光软钎焊是以激光作为加热源 ,辐射加热引线 (或无引线器件的连接焊盘 ) ,通过焊膏 (或者预制焊料 片 )向基板传热 ,当温度达到钎焊温度时 ,焊膏熔化 ,基 板 、引线被钎料润湿 ,从而形成焊点 [ 4 ] 。
关于 YAG激光软钎焊的研究较多 ,近年来国外先 后有人研究了利用 YAG激光焊接细引线及对其焊点 的检测技术 [ 9 ] ,研究了不同波长下 Q 开关的 YAG激光 去除铜表面氧化物的性质 [ 10 ]等等 ;在国内 ,近年来先后 研究了真空 /控制无钎剂激光软钎焊系统 [ 11 ]和 YA G激 光加热控制微细焊点钎料熔融方法 [ 12 ]等 。 2. 2 半导体激光软钎焊系统特点
半导体激光器又称激光二极管 LD (Laser D iode)或 注入型激光器 ,它是一类电流激励的理想的光子元器 件 。最常见的是 GaA lA s - GaA s双异质结激光器 ,其输
图 2为激光软钎焊系统的基本原理图 。由于激光 软钎焊的核心部件是激光器 ,所以激光软钎焊系统的 发展主要是激光器的发展 [ 5 ] 。可用于焊接的激光器种 类繁多 ,但实际用于生产的激光器主要是气体 、固体和 半导体激光器三种 。根据激光器的种类 ,激光软钎焊 也可分为 : CO2 激光软钎焊 、YAG固体激光软钎焊和半 导体激光软钎焊三种 。
激光辐射加热时 ,材料温度的提高会导致它的光 学性质和热物理性质的变化 ,造成热膨胀 ,同时也会形 成固态相变和熔化 。一般在不考虑光束的能量特性和 物质性能的情况下 ,材料温度的提高速度决定于光束 辐射受热穿透层的厚度 δ和辐射聚焦成光斑的辐射区 半 r0 之比 (图 1) 。
焊接 2006 (8)
K———材料导热系数 ; x———基材热传导方向的长度 ;
t———激光加热时间 。 由于激光软钎焊的激光束可以简化为表面热源 ,
即 αtµ δ,则焊接辐射中心的温度 Tn 可以表示为下
式:
Tn
= 2q0 αt
K
1 π
-
ierfc 2
r0
αt
+ TH
(2)
式中 ierfc———概率积分补充函数 ;
TH ———样品的起始温度 。
CO2 激光器的应用还不十分广泛 [ 6 ] 。 固体激光器中应用最广泛的是 Nd: YAG激光器 ,
YAG激光 器 是 掺 钕 的 钇 铝 石 榴 石 (Nd3 + : YAG, 含 Nd3 +的 Yttrium - A lum inum - Garnet)固体激光器的简 称 ,它的激光材料是掺钕的钇铝石榴石 (Nd3 + : YAG) , 产生激光跃迁的波长为 1. 06 μm。波长较短有利于激 光的聚焦和光纤传输 ,也有利于金属表面的吸收 。焊 接中有三种光学方式 [ 7 ] :光点移动式 、线状光束照射式 和扫描式 。用 YAG激光器 ,平均输出功率为 0. 3 ～3 kW ,目前国外 YAG激光器的最大功率可达 4 kW 以 上 。 YAG激光器可在连续或脉冲状态下工作 ,也可以 在调 Q 状态下工作 。三种输出方式的 YAG激光器特 点见表 1[ 4 ] 。
焊接 2006 (8)
·13·
专题综述
激光软钎焊的研究现状及发展趋势
南京航空航天大学材料科学与技术学院 (210016) 黄 翔 薛松柏 韩宗杰
摘要 激光软钎焊技术在微电子焊接和封装方面具有重要的应用价值 。阐述了激光软钎焊的原理 ,简要介绍 了 CO2 激光 、YAG激光及半导体激光软钎焊系统各自的工艺特点 ,分析了各种激光软钎焊方法的不足及需要进一 步研究解决的问题 ,并对激光软钎焊的发展趋势进行了分析预测 。特别是解决了激光软钎焊的激光实时监控 、焊 点缺陷实时检测 、焊接智能化等技术问题后 ,将会得到更为广泛的应用 。
2 常见激光软钎焊系统的特点
激光软钎焊根据其用途可分为 :激光再流焊 ,激光 钎料键合 ,激光钎料植球等 ,但基本原理大致相同 ,都 是利用激光束直接照射焊接部位 ,焊接部位 (元器件引 线和钎料 )吸收光能并转化为热能 ,温度急剧上升到焊 接温度 ,导致钎料熔化 ,激光加热停止后 ,焊接部位迅 速冷却 ,钎料凝固 ,从而形成可靠的焊接接头 。目前 , 激光软钎焊在微电子焊接和封装中已经用于高密度引 线表面贴装器件的再流焊 、热敏感和静电敏感器件的 再流焊 、选择性再流焊 、BGA 外引线凸点的制作 、Flip Chip 的芯片上凸点的制作 、BGA 凸点的返修 、TAB 器 件引线的连接等等 。
Abstract Laser soldering technology has been found an important app lication in m icro2electronic joining and packa2 ging. The p rincip le of laser soldering was addressed, and the characteristics of CO2 laser system , YAG laser system and di2 ode laser system were also p resented. The emphasis was focused on the characteristics of laser soldering p rocesses and their p roblem s to be studied, and the shortcom ings of laser system s were analyzed. It will have w ider app lication when some p roblem s, i. e. simultaneous controlling to laser soldering system , real time monitoring to the joint defects and the intelli2 gent soldering are solved respectively.
～100 ～0. 001
YAG激光设备可采用连续 、脉冲和 Q 开关型 ,并可 采用直射光学系统和光纤传送系统 。 YAG激光光纤传 送损失较小 ,约为 2 dB / km ,有利于能量传送 。激光传 导光纤有 GI ( Graded Index) 型和 SI ( Step Index) 型两 种 。 GI型可获得高斯分布的激光功率密度分布 ,但因 涂了 Ge,易损伤 ,不适于大功率传送 ,因此 ,大功率激光 器一般 采 用 SI型 。电 子 封 装 品 等 微 小 部 件 的 脉 冲 YAG激光焊接已经实用化 ,近年来已研制出具有高质 量 、高 亮度和 高功 率的 连续 谐振 型 YAG 激 光 装 置 。 图 3为 YAG激光软钎焊示意图 。由于 YAG激光与等 离子体的相互作用比 CO2 激光小得多 ,大功率 、低速度 YAG激光钎焊具有良好的发展前途 [ 8～9 ] 。
焊接 2006 (8)
·15·
器的体积相对比较庞大 。CO2 激光器输出光束为长宽 比值很大的矩形光斑 ,不同方向发散角也不同 ,因此不 太适合电子工业的激光精密加工 。由于射频信号对人
体有危害 ,射频激励技术复杂 ,价格昂贵 ,不利于普及 和推广 。CO2 激光器产生的激光辐射一般在远红外区 段 ,波长为 10. 6μm ,这样波长的激光通常几乎全部被 金属表面反射 ,易被有机物或玻璃吸收 (如环氧树脂和 陶瓷基底 ) ,因此必须控制 CO2 激光直接照射到焊膏 上 ,使其被钎剂强烈吸收 ,受热的钎剂再将热量传递给 钎料 。同时 ,还要避免 CO2 激光直射 PCB 而造成 PCB 板的损坏 。 CO2 激光器辐射波不能通过光纤进行传 输 ,操作不太方便 ,使得 CO2 激光软钎焊系统不能充分 发 挥激光软钎焊系统应有的优势 ,在微电子焊接方面 ,
Key words: la ser, solder ing, m icro2jo in ing
0 前 言
随着 IC ( Integrated circuits) 芯片设计水平和制造 技术的提高 , SM T ( Surface mounting technology)正朝着 高密 度 、高 可 靠 性 的 微 型 化 方 向 发 展 。目 前 , QFP (Quad flat package)的引线中心间距已达到了 0. 3 mm , 单一器件上的引线数目可达到 576 条 [ 1 ] 以上 ,利用传 统的气相再流焊 、热风再流焊及红外再流焊等方法焊 接这类细间距元器件时 ,极易发生相邻引线焊点的“桥 连 ”[ 2 ] ,因此 ,必须研究采用新的焊接方法 。与此同时 , 出于环境保护的需要 ,钎料的“无铅化 ”正在世界范围 内推行 [ 3 ] , 由于适用的无铅钎料 (如 Sn - A g - Cu 钎 料 )的熔点比 Sn - Pb钎料通常高出 20～30 ℃,不仅进 一步加剧了高密度封装器件引线焊点的“桥连 ”问题 , 还对钎焊工艺 、基板材料 ,以及不同材料间的相互影响
输出方式 连续型 脉冲型 Q - 开关型
—
平均功率 P / kW 0. 3～4 ～4 ～4
表 1 不同输出方式 YAG激光器的特点
峰值功率 Pm / kW —
脉冲持续时间 t/μs 脉冲重复频率 f / kHz
—
—
～50
200～20 000