激光软钎焊技术在高密度封装器件无铅连接中的应用

一、激光软钎焊技术的原理及其特点：

   激光软钎焊技术是利用激光束直接照射钎焊部位。钎焊部位吸收激光并转化为热能，加热部位温度急剧上升到钎焊温度，并导致钎料融化，润湿，铺展，激光照射停止后，钎焊部位迅速冷却，钎料凝固，从而形成牢固可靠的焊点。激光软钎焊的技术原理如下图所示：

二、激光软钎焊在无铅连接应用中的优越性

随着超大规模集成电路的高密度化和微型化以及电子行业的无铅化，传统的焊接工艺显得越来越力不从心。激光软钎焊所具有的高输出功率，热区域影响小，光斑能量集中，加热快等优点，使得激光软钎焊在未来的电子行业中显得越来越重要。而激光软钎焊在无铅连接应用中的优越性最主要体现在以下两个方面：

1、激光软钎焊对焊料湿润性的影响

想要电子元器件实现可靠的连接，则手续先需要钎料具有良好的湿润性。激光软钎焊技术能够有效地提高钎料的湿润性。研究表明，利用激光照射母材表面，母材表面能增加，无铅钎料的湿软角度明显变小，湿润性得到显著提高。（下图激光处理前后无铅湿润钎料角度）

        

2、激光软钎焊焊点的显微组织
   我们在使用传统再流焊方法加热时，无铅钎料焊点常出现晶粒粗大和空洞等微观组织缺陷。而激光软钎焊具有快速升温降温，反应完全等特点。这使得激光软钎焊焊接后获得良好的微观组织。（如图，激光软钎焊和红外再流焊得到的微观组织）

          
   再者，使用传统的再流工艺进行的无铅焊接时很容易产生空洞。空洞的存在，使焊点的力学性能显著降低，也能降低焊点的气密性、物理性能和化学性能。在激光软钎焊条件下，钎料合金瞬间过热，瞬间冷却，有效的阻止了钎料空洞的产生。因此，激光焊焊点比再流焊焊点的力学性能以及气密性能等都有显著提高。

三、激光软钎焊在高密度封装器件无铅连接中的应用

1、激光软钎焊在高密度QFP封装器件连接中的应用。

   传统的再流焊技术在QFP封装器件的应用中，尝尝造成引线连接强度低，形成桥连缺陷等问题。与其它无铅焊接技术相比，激光软钎焊属于非接触，局部集中加热，具有快速加热，快速冷却等特点。有利于控制细微焊点钎料在焊盘和引线上的融化流动，进而解决高密度电子封装器件引线焊点桥连的问题，不会对元器件有太大的影响。

2、激光加热技术在BGA封装中的应用。

    所谓的BGA就是球栅阵列，是在基板的下面按阵列方式引出球形引脚，在基板上面装配芯片，是LSI芯片用的一种表面安装型的封装。球栅阵列解决了QFP等周边引脚封装长期难以解决的高引脚数器件的连接问题。而激光加热技术在BGA器件的无铅连接中发挥了巨大的作用。主要应用于BGA器件的再流焊，BGA外引线凸点的制作，BGA凸点的返修等方面。

   激光软钎焊具局部加热，快速加热，快速冷却等特点，能够有效地提高无铅钎料的湿润性，显著地优化无铅钎料焊点的微观组织，所以在高密度器件的无铅连接中有着广泛的应用前景。