Новости

Рассмотрены технологические особенности формирования адгезионных соединений при лазерной пайке в сборочно-монтажном производстве.

Дата публикации: 12/04/2009
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

А.А.Аллас и В.С.Новосадов из МГУ пищевых производств (г.Москва) исследовали возможность формирования адгезионного соединения, обладающего повышенными прочностными свойствами.
Формирование адгезионного соединения (с минимальным развитием диффузионных процессов в области межфазных границ) позволяет избежать образования хрупких интерметаллидов и получить максимально прочное и надежное соединение.
Для этого требуется обеспечить качественное смачивание поверхностей при минимальном времени контактирования фаз и быстром охлаждении соединения.
Очевидно, что при кратковременных тепловых воздействиях, когда время пайки сравнимо с временем смачивания, существенное влияние на прочностные свойства будет оказывать активность флюсов.
С помощью менискографа измеряли время смачивания меди припоем ПОС 61 со спирто-канифольным флюсом ФКС и флюсующей связкой 2-МФ, входящей в состав паяльной пасты 11233. Установили, что флюс 2-МФ обладает более высокой активностью, чем флюс ФСК.
Оптимизация режимов лазерной пайки предварительно луженых поверхностей в диапазоне температур 200—260 °С, выполненная с применением методов планирования эксперимента, позволяет сделать вывод о том, что при использовании флюса 2-МФ оптимальное время пайки меньше 0,4 с, что в 2—3 раза меньше по сравнению с флюсом ФКС.
Анализ температурно-временных режимов контактного (паяльником) и бесконтактного (лазером) способов пайки интегральных микросхем с планарными выводами (ковар с покрытием золотом толщиной 6—10 мкм) на медные платы печатного монтажа припоем ПОС 61 показывает, что время взаимодействия твердых и жидких фаз не превышает 1—3 с при пайке ручным паяльником и 0,1—0,8 с при непрерывной пайке лазером со скоростью V = 2-11 мм/с.
Лазерная пайка характеризуется большей стабильностью температурно-временных режимов и высокими скоростями нагрева начиная с температуры плавления припоя и на порядок меньшим временем контактирования фаз по сравнению с ручной пайкой термостабилизированным паяльником.
Численное моделирование процессов массопереноса на движущейся межфазной границе с учетом граничной кинетики растворения показывает, что время получения адгезионных соединений не должно существенно превышать 0,3—0,4 с.
При анализе шлифов паяных соединений, выполненных лазерной пайкой с применением флюса 2-МФ, наблюдается мелкокристаллическая структура без интерметаллидов в области межфазных границ. Прочность соединений в 2—4 раза выше по сравнению с ручной пайкой при высокой стабильности механических свойств.
При времени контактирования 0,1 с наблюдается начальная стадия растворения золота и меди в расплаве. Ширина диффузионной зоны при зазоре 100 мкм не превышает 20—30 мкм со стороны золотого покрытия. Увеличение времени контактирования фаз до 0,2 с приводит к частичному его растворению на глубину 3—5 мкм.
Времени 0,8 с достаточно для практически полного растворения золотого покрытия и достижения атомами меди противоположной межфазной границы.
Таким образом, задача формирования адгезионного соединения, обладающего повышенными прочностными свойствами, может быть решена с применением лазерной пайки.
Анализ химического состава и структуры соединений показал, что более высокие механические свойства швов при лазерной пайке обусловлены не только отсутствием химических соединений на межфазных границах, но и увеличением на порядок дисперсности фаз, фиксируемых в зазоре при кристаллизации.

Источник: «Сварочное производство», 2009, № 3, с.43, www.mashin.ru

Статьи по теме:

страницы: 1