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雷射焊接和熱壓焊接用焊膏的特性

雷射焊接和熱壓焊接用焊膏的特性

我們實際上已經驗證了三種名義上適合在我們的生產線上進行 Hotbar 熱壓接合的焊膏。其中兩個在通過0.15毫米厚的模板印刷後表現出明顯的塌陷,導致熱壓過程中焊料體積分佈不均勻。真正可用的Hotbar焊膏必須在室溫下保持600Pa·s以上的觸變指數,並在35℃預熱10秒後迅速軟化而不流動;否則,在熱壓頭下壓的瞬間,會發生焊膏橫向擠出,橋接風險急劇增加。

雷射焊膏的活性窗口比傳統回流焊的活性窗口窄得多,因為1064 nm光纖雷射對焊劑成分極為敏感。含有鹵素活化劑的焊膏在單脈衝下很容易出現焊料爆裂和飛濺。因此,我們現在已經全面轉向有機酸化合物體系。雖然松香殘留稍多,但在0.8mm/s的掃描速度和300ms的單點曝光時間下可以保證連續的熔池,且焊點表面不會出現雷射誘導氧化形成的灰黑色微點。

許多客戶反映 Hotbar 焊接後推力不足。 In 事實上,問題往往出在助焊劑載體樹脂的玻璃化轉變溫度設定。玻璃化轉變溫度低於110℃的樹脂在180℃/2s的熱壓頭條件下會過度軟化並從焊盤邊緣被擠出,壓縮金屬間化合物IMC的生長空間。我們測得玻璃化溫度控制在122±3℃範圍內的Hotbar焊膏,Cu6Sn5層厚度穩定在1.8~2.1μm,推力值集中在4.2~4.6N之間,完全滿足汽車級連接器的要求。

雷射焊膏比一般焊膏對金屬粉末的球形度要求更嚴格。如果D50粒徑為25μm的焊料粉末的球形度低於92%,則雷射焦點處可能會形成局部熱點,導致部分焊料未熔化,而鄰近區域已過熱和氧化。因此,現在所有大量生產批次都強制包含SEM球形度抽樣檢定。每批次至少從三個不同位置取樣粉末影像,放行前平均球形度必須≥94.3%。

我們曾經遇到過由於焊膏批次之間 ±80 Pa·s 的黏度波動導致 Hotbar 焊接良率從 99.2% 下降到 94.7%。後來證實,這是由於松香酯增粘劑批次更換造成的。現在規定,同一份訂單必須使用同一批增黏劑,每罐錫膏在交貨前必須經過25℃/1轉/60秒的旋轉黏度重新測試。如果數據偏離標稱值±5%,整罐將被拒絕。

雷射焊錫膏開封後必須在氮氣保護下使用。一旦暴露在車間空氣中超過4小時,表面就會形成一層看不見的SnO鈍化膜,直接導致第一個焊點的潤濕角大於55°。因此,我們現在所有的雷射焊台都配備了氮氣流量計和氧氣含量感測器,以確保O?焊膏接觸區域的濃度始終低於 100 PPM。

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