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激光焊接和热压焊接用焊膏的特性

激光焊接和热压焊接用焊膏的特性

我们实际上已经验证了三种名义上适合在我们的生产线上进行 Hotbar 热压接合的焊膏。其中两个在通过0.15毫米厚的模板印刷后表现出明显的塌陷,导致热压过程中焊料体积分布不均匀。真正可用的Hotbar焊膏必须在室温下保持600Pa·s以上的触变指数,并在35℃预热10秒后迅速软化而不流动;否则,在热压头下压的瞬间,会发生焊膏横向挤出,桥接风险急剧增加。

激光焊膏的活性窗口比传统回流焊的活性窗口窄得多,因为1064 nm光纤激光器对焊剂成分极其敏感。含有卤素活化剂的焊膏在单脉冲下很容易出现焊料爆裂和飞溅。因此,我们现在已经全面转向有机酸化合物体系。虽然松香残留稍多,但在0.8mm/s的扫描速度和300ms的单点曝光时间下可以保证连续的熔池,并且焊点表面不会出现激光诱导氧化形成的灰黑色微点。

许多客户反映 Hotbar 焊接后推力不足。事实上,问题往往在于助焊剂载体树脂的玻璃化转变温度设定。玻璃化转变温度低于110℃的树脂在180℃/2s的热压头条件下会过度软化并从焊盘边缘被挤出,压缩金属间化合物IMC的生长空间。我们测得玻璃化温度控制在122±3℃范围内的Hotbar焊膏,Cu6Sn5层厚度稳定在1.8~2.1μm,推力值集中在4.2~4.6N之间,完全满足汽车级连接器的要求。

激光焊膏比普通焊膏对金属粉末的球形度要求更严格。如果D50粒径为25μm的焊料粉末的球形度低于92%,则激光焦点处可能会形成局部热点,导致部分焊料未熔化,而邻近区域已经过热和氧化。因此,现在所有批量生产批次都强制包含SEM球形度抽样检验。每批次至少从三个不同位置取样粉末图像,放行前平均球形度必须≥94.3%。

我们曾经遇到过由于焊膏批次之间 ±80 Pa·s 的粘度波动导致 Hotbar 焊接良率从 99.2% 下降到 94.7%。后来证实,这是由于松香酯增粘剂批次更换造成的。现在规定,同一份订单必须使用同一批增粘剂,每罐锡膏在交货前必须经过25℃/1转/60秒的旋转粘度重新测试。如果数据偏离标称值±5%,整罐将被拒绝。

激光焊膏开封后必须在氮气保护下使用。一旦暴露在车间空气中超过4小时,表面就会形成一层看不见的SnO钝化膜,直接导致第一个焊点的润湿角大于55°。因此,我们现在所有的激光焊台都配备了氮气流量计和氧气含量传感器,以确保O?焊膏接触区域的浓度始终低于 100 ppm。

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