專利名稱：超聲激光無釬劑軟釬焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種用于電子封裝及組裝互連焊接的超聲激光無釬劑軟釬焊方法。
國際上自1990年開始研究和開發(fā)無釬劑軟釬焊方法。目前已經(jīng)公開發(fā)表的技術(shù)主要有(1)超聲波清洗波峰焊、(2)氣體保護(hù)激光焊、(3)活性氣體及貴金屬保護(hù)紅外焊。第一種方法是在波峰焊的基礎(chǔ)上附加超聲振子，通過超聲空化作用去除金屬表面氧化膜，然后進(jìn)行波峰焊。這種方法因?yàn)樾枰郊映曉O(shè)備，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜相對成本高。第二種方法是在氮?dú)獗Ｗo(hù)下利用激光照射進(jìn)行軟釬焊。這種方法只有保護(hù)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。第三種方法由于用活性氣體保護(hù)或貴金屬保護(hù)，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于整體加熱方法，不適合用于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(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種超聲激光無釬劑軟釬焊方法，應(yīng)用于電子封裝、表面組裝及軟釬焊過程中無釬劑的條件下形成釬料凸臺及焊點(diǎn)接頭。
本發(fā)明的具體步驟是(1)在被焊處預(yù)置釬料。(2)用低真空或惰性氣體對被焊金屬及釬料進(jìn)行防氧化保護(hù)。(3)用超聲頻率的脈沖激光加熱釬料及被焊金屬，使釬料熔化并在液態(tài)釬料內(nèi)強(qiáng)迫產(chǎn)生超聲，通過超聲的空化效應(yīng)，破碎氧化膜使釬料潤濕被焊金屬表面并鋪展。(4)停止脈沖激光加熱。上述新方法實(shí)現(xiàn)過程中第三步驟是核心內(nèi)容。產(chǎn)生激光脅迫超聲的原理是在非常低的真空保護(hù)(真空度為8Pa)或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，利用超聲頻率的脈沖激光照射釬料時(shí)，被激光照射的液體釬料表面產(chǎn)生超聲頻率振蕩的溫度場。根據(jù)物體的熱脹冷縮原理，超聲振蕩的溫度場作用下在液態(tài)釬料球表面將產(chǎn)生超聲機(jī)械振動(dòng)。這種釬料球表面振動(dòng)傳播到液態(tài)釬料內(nèi)部及釬料潤濕界面時(shí)將產(chǎn)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(jìn)無釬劑釬料在被焊金屬表面潤濕，最終實(shí)現(xiàn)無釬劑軟釬焊。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比(1)不需要很高的真空保護(hù)，容易用于工業(yè)生產(chǎn)；(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沖激光脅迫液態(tài)釬料球產(chǎn)生的，并不需要超聲振子。本發(fā)明在電子封裝、表面組裝及釬焊領(lǐng)域里由于不需要氟利昂清洗焊點(diǎn)釬劑殘?jiān)?，所以有利于地球環(huán)境保護(hù)。另一方面，由于焊后焊點(diǎn)處沒有釬劑殘?jiān)母g作用，所以有利于提高微細(xì)焊點(diǎn)及電子產(chǎn)品的可靠性。
實(shí)施例本發(fā)明銅焊盤表面潤濕鋪展的可行性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)具體參數(shù)及材料如下釬料63Sn-37Pb，16mg焊盤Cu，尺寸3×3mm真空度8Pa(或氮?dú)獗Ｗo(hù))激光功率5-18W加熱時(shí)間0.3-5s激光頻率15K-25KHz
權(quán)利要求
1.一種超聲激光無釬劑軟釬焊方法，其特征在于按以下步驟實(shí)現(xiàn)(1)在被焊處預(yù)置釬料。(2)用低真空或惰性氣體對被焊金屬及釬料進(jìn)行防氧化保護(hù)。(3)用超聲頻率的脈沖激光加熱釬料及被焊金屬，使釬料熔化并在液態(tài)釬料內(nèi)強(qiáng)迫產(chǎn)生超聲，通過超聲的空化效應(yīng)，破碎氧化膜使釬料潤濕被焊金屬表面并鋪展。(4)停止脈沖激光加熱。
全文摘要
本發(fā)明提出一種超聲激光無釬劑軟釬焊方法,具體地說,通過作用在液體釬料表面的超聲頻率的脈沖激光脅迫液態(tài)金屬超聲振動(dòng)的原理,在液態(tài)釬料內(nèi)產(chǎn)生超聲空化效應(yīng),并利用超聲空化作用破碎金屬表面及界面的氧化膜促進(jìn)釬料在焊盤表面潤濕鋪展的材料熱加工技術(shù)。本發(fā)明在軟釬焊過程中可實(shí)現(xiàn)無釬劑釬焊、不需要超聲振子產(chǎn)生超聲振動(dòng)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(yōu)先權(quán)日2000年9月22日
發(fā)明者王春青, 李明雨, 馮武峰, 孫福江, 張磊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)