大研智造 微型化印制电路板焊接工艺中激光焊锡技术优势

随着电子工业的飞速发展，我们见证了电子器件的微型化，5G技术的广泛应用，以及立体组装和光电互连模块的创新。5G光通信模块中包含的热敏元件，在传统的回流焊接过程中，由于高温的影响，其性能可能会降低甚至失效。此外，智能手机摄像头模组、光电子产品以及微机电系统（MEMS）的气密性问题，都需要一种局部加热的焊接模式来实现立体封装。因此，传统的整体加热方式的再流焊工艺已难以满足现代电子封装的需求。激光焊接技术以其局部热量输入、非接触式操作、易于控制以及出色的焊接质量等优势，显著降低了热应力和机械应力，成为微电子封装领域的新宠。

激光焊接机理

激光软钎焊的机理基于高能量密度的激光束在短时间内直接照射待焊的微小区域。金属中的自由电子在激光的作用下发生高频振动，部分振动能量通过轫致辐射过程转变为电磁波向外辐射，其余则转化为电子的平动动能。通过电子与晶格之间的弛豫过程，这些动能最终转化为热能。当热能积累到一定程度，钎料和元件的局部区域达到熔化温度，钎料融化并流动，在焊盘、引线和器件端面等金属层润湿铺展，最终达到平衡状态。钎料原子与被焊金属之间通过元素的扩散形成金属间化合物层。激光束一旦被移除，钎料迅速冷却凝固，形成所需的固态冶金焊点。在激光辐射加热过程中，材料表面温度的提高会导致其光学性质和热物理性质发生变化，引发热膨胀，同时也可能发生固态相变和熔化。

技术优势与应用

激光焊接技术在微电子封装中的应用，得益于其非接触、局部加热和快速冷却的特点。这些特性使得激光焊接在处理敏感元件和实现高精度焊接方面具有无可比拟的优势。此外，激光焊接技术能够实现更小的引线间距，满足日益增长的封装集成度需求。

1. 非接触式焊接：激光焊接避免了物理接触，减少了工具磨损和污染的风险，同时允许更复杂的焊接路径和角度。

2. 局部加热：激光焊接仅对焊接区域进行加热，减少了对周围元件的热影响，保护了热敏元件。

3. 快速冷却：激光焊接的快速冷却过程有助于形成细小的晶粒结构，提高了焊点的机械强度和电气性能。

4. 精确控制：激光焊接的能量输入可以通过精确控制，实现对焊接过程的精细调节。

5. 高质量焊接：激光焊接能够实现高质量的焊点，减少焊接缺陷，提高产品的可靠性和寿命。

6. 环境友好：激光焊接过程无需使用有害的焊剂，符合环保要求。

总结

激光焊接技术以其独特的优势，在微电子封装领域展现出巨大的潜力。随着技术的成熟和应用的拓展，激光焊接有望成为电子封装行业的重要支柱，推动电子器件向更小尺寸、更高性能的方向发展，同时确保产品的长期可靠性和环保性。随着电子工业的不断进步，激光焊接技术必将在电子封装领域发挥更加关键的作用。

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审核编辑 黄宇