適應(yīng)發(fā)展新需求的電子產(chǎn)品焊接技術(shù)分析

陳 芳

（鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算新技術(shù)產(chǎn)品逐漸走進(jìn)人們視野，并在一定程度上占據(jù)主流地位。電子產(chǎn)品的焊接技術(shù)的發(fā)展也無(wú)法不依靠這些新技術(shù)的應(yīng)用，究其原因是社會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品在外觀、便捷以及是否可信任等方面的需求越來(lái)越大，這些需求對(duì)傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品焊接技術(shù)而言是個(gè)很大的難題。本文將就這一難題提出電子產(chǎn)品焊接技術(shù)的基本解決策略，以期為相關(guān)人員做出一些參考。

1 電子產(chǎn)品焊接技術(shù)所存在的問(wèn)題

新技術(shù)電子產(chǎn)品層出不窮，電子產(chǎn)品焊接技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，要想不被世界淘汰，不被社會(huì)淘汰，只有伴隨著技術(shù)發(fā)展同步進(jìn)行，開(kāi)發(fā)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的電子產(chǎn)品焊接技術(shù)。

1.1 電子元件存在的問(wèn)題

從以前的電子產(chǎn)品焊接技術(shù)總結(jié)了解到，電子產(chǎn)品在組裝方面伴隨著很多難題。結(jié)果表明，雖然組裝電子元器件通孔、組裝SMT以及無(wú)鉛化焊接等方面都有不小的成就，但這只是電子產(chǎn)品焊接技術(shù)中微不足道的小難題。雖然元器件焊盤(pán)微型化在過(guò)去十年里一直在改革創(chuàng)新，但是現(xiàn)在的研究開(kāi)發(fā)所具有的那種焦急卻是前所未有。微型化的封裝也有弊端，即使它們可以從顯微鏡中被看到，但元器件是否具有很好的產(chǎn)品性能，是否可以被信任以及其產(chǎn)品形態(tài)方面是否可以更微型等，都是電子裝配專家們所面臨的挑戰(zhàn)。

1.2 電子元件穩(wěn)定生產(chǎn)存在的問(wèn)題

讓0201元器件和0.4 m的CSP器件的貼裝小規(guī)模生產(chǎn)是可行的，而將此工藝在應(yīng)用于大環(huán)境下的批量生產(chǎn)就很難了，其中需要引起人們重視的原因就是工藝的變化。眾所周知，焊接工藝過(guò)程是極繁雜的。焊接材料除了能夠適應(yīng)極細(xì)微的縫隙大小和微型化物理尺度的需要，還要滿足所有現(xiàn)代化制造設(shè)備的需要，包含無(wú)鉛化性能、恰當(dāng)?shù)暮附訙囟取⒖钩蹦芰透鞣N技術(shù)需求。

新的技術(shù)要求對(duì)焊料的工藝造提出了挑戰(zhàn)，主要是印刷模板的長(zhǎng)寬比和表面積等。由此可見(jiàn)，焊接材料方面的新研究涉及從新型的粉末材料到活化劑，再聯(lián)系到助焊劑，它們都必須適應(yīng)電子產(chǎn)品微型化的發(fā)展。

1.3 電子產(chǎn)品的技術(shù)要求存在的問(wèn)題

超微細(xì)間距元器件的應(yīng)用范圍逐漸增大，電子行業(yè)正從原先的0201元器件向01005元器件，以及0.4 mm CSP器件向0.3 am CSP器件方向進(jìn)發(fā)，3型焊膏對(duì)于現(xiàn)在的微量涂布技術(shù)來(lái)說(shuō)已經(jīng)不夠。但是并不是單單研究從3型焊膏向4型焊膏的過(guò)渡就能解決問(wèn)題。4型焊膏材料需要經(jīng)過(guò)升級(jí)才能適應(yīng)微型化的需要。這樣一來(lái)，升級(jí)代表了愈加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囍圃爝^(guò)程，不光是指顆粒物大小，還涵蓋了顆粒物在材料里面的狀態(tài)。

1.4 電子產(chǎn)品焊接材料性能存在的問(wèn)題

粉末技術(shù)在向超微細(xì)尺寸進(jìn)展以及全面增加焊料性能起很大作用，特別是在助焊劑系列。粉末技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中，0201元器件的需求呈增加趨勢(shì)，手持終端設(shè)備為主要方面，需要愈加精細(xì)焊膏涂布，在生產(chǎn)工藝方面出現(xiàn)新的難題。

然而在這些難題中，葡萄串現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率最高。有些部分的焊接材料會(huì)有葡萄串的情況，而導(dǎo)致這種情況的原因是極度的微型化。然而就普通的焊料來(lái)說(shuō)，這幾乎不可避免。應(yīng)用了少量的焊膏，助焊劑量又不可無(wú)限使用，焊料顆粒物表面積與助焊劑之間的比值不易構(gòu)成完美的焊點(diǎn)，由此相對(duì)應(yīng)的表面氧化作用就會(huì)加大，從而構(gòu)成了葡萄串現(xiàn)象。而助焊劑的作用是消除發(fā)生在金屬材料表面的氧化物，包括其中的球形物。表面積提高了，對(duì)活性的需求也大大提高。[1]很大程度上來(lái)說(shuō)，在涂布表面的顆粒物上會(huì)產(chǎn)生粉末氧化作用。但是如果焊接材料表面相對(duì)數(shù)量的加大，對(duì)助焊劑的要求也會(huì)提高。如果存在于較高的溫度中，金屬表面的氧化物則會(huì)產(chǎn)生融化，從以前的焊接材料看來(lái)，助焊劑幾乎不能改善這個(gè)現(xiàn)象。

2 電子產(chǎn)品焊接技術(shù)的可行性策略

2.1 對(duì)顆粒尺寸的改革

目前，電子產(chǎn)品的焊接技術(shù)規(guī)定還沒(méi)有決定顆粒物最大尺寸的范圍，雖然在J-STD006A中規(guī)定了顆粒物尺寸大小的范圍，然而專家卻提議減小其分布范圍，原因在于縮減顆粒物尺寸可以減少一些難題。如今，電子產(chǎn)品焊接技術(shù)在減少四型顆粒物的分布和尺寸的同時(shí)，也重視粉末生產(chǎn)辦法以及如何維護(hù)好其表面的光亮潔凈程度，這也是降低其表面氧化的根基部分。四型焊膏材料包含的較小顆粒物面對(duì)較高的面積與體積比值，也提高了氧化作用的概率。如若不進(jìn)行管控，氧化就可以產(chǎn)生很多其他難題，例如焊接不良、潤(rùn)濕不良，以及形成葡萄串狀況，然而其中最難以解決的是葡萄串這一現(xiàn)象。

2.2 對(duì)顆粒大小分布的改革

要想有效控制顆粒物大小分布范圍，從印制模板上產(chǎn)生出來(lái)的焊膏完整入手是個(gè)不錯(cuò)的選擇。大尺寸的顆粒物絕大多數(shù)會(huì)因?yàn)橄蘅p尺寸微型化受到限制，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生焊膏釋放不足夠以及存在不可挽回的后果的狀況。而當(dāng)今的粉末生產(chǎn)技術(shù)早已經(jīng)讓產(chǎn)品狀態(tài)持續(xù)穩(wěn)定，并且有光滑的表面，更進(jìn)一步說(shuō)在粉末顆粒物的直徑尺寸方面可以達(dá)到小于35 μm。

在最新的四型焊膏材料中可以看到焊膏顆粒物的上限和下限都被完美地降低，實(shí)現(xiàn)了150 μ隙縫的80 μm厚印刷模板的高速印刷這一目標(biāo)，而且極為穩(wěn)定可靠。

然而，由于采用了新顆粒的材料應(yīng)用，這些措施能夠減少葡萄串狀況。顆粒物在極其緊密分布范圍的表面光滑的環(huán)境下，聯(lián)結(jié)顆粒物尺寸上限和下限可控情況，能夠在一定程度上改變從印刷模板上釋放出來(lái)的焊膏量，令焊料涂布達(dá)到均勻分布的目標(biāo)，減少金屬表面面積，從而接近最優(yōu)良的涂布表面積與體積的比值。

2.3 對(duì)焊接材料的改革

事實(shí)證明最新的焊膏助焊劑配方，可以在活化性能上保持充足，并且可以降低再次產(chǎn)生氧化作用的概率，葡萄串現(xiàn)象也很快被消滅。在進(jìn)行了升級(jí)以后，新型的焊接材料與傳統(tǒng)的焊接材料對(duì)比來(lái)說(shuō)，如果能夠適應(yīng)微型化，那么日常的焊接材料很難清除。因?yàn)槭褂脴O其少量的焊膏量，又因?yàn)橹竸┝看嬖谙拗?，焊料顆粒物表面積與助焊劑之間的比值不會(huì)有適當(dāng)?shù)暮更c(diǎn)，聯(lián)結(jié)的表面氧化作用就會(huì)提高，葡萄串情況由此形成[2]。

在焊膏內(nèi)，助焊劑清除產(chǎn)生在金屬材料表面的氧化物，甚至涵蓋了焊膏中的球形物來(lái)構(gòu)成優(yōu)良的適當(dāng)?shù)暮更c(diǎn)的作用。另一方面，助焊劑也可以在焊接實(shí)施期間防護(hù)焊膏的顆粒物，減少它們發(fā)生再次氧化現(xiàn)象的概率。

3 適應(yīng)發(fā)展新需求中的思考問(wèn)題

除此以外，電子產(chǎn)品焊接過(guò)程中的難題就是如何處理微型元器件，而且更麻煩的問(wèn)題是如何高效率地在貼裝大型元器件時(shí)還能裝貼好微小的元器件。新型的焊膏材料能夠同時(shí)為大體積和小體積的涂布操作提供足夠的需求，然而印刷模板總是會(huì)有缺陷。要想完美設(shè)計(jì)出一塊印刷模板，并且可在一次印刷過(guò)程中同時(shí)完成批量涂布和部分涂布是很困難的，在再次印刷的時(shí)候也有不小的困難，由此可見(jiàn)浸泡助焊劑是可行的。

傳統(tǒng)的浸泡助焊劑從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，完全能夠提高焊點(diǎn)形狀所要求的活化需求，然而如何維護(hù)好這樣的焊點(diǎn)是我們?cè)撍伎嫉?。就像有了毛?xì)的作用，底部填充就需要流體來(lái)充斥，這種運(yùn)動(dòng)形式是唯一的，當(dāng)然若是具有足夠的流體流動(dòng)并能完成全覆蓋這一目標(biāo)則更好。要注意的是，這不是一個(gè)很容易達(dá)到的目標(biāo)，在思考到新型元器件的幾何大小的同時(shí)還需要考慮是否有可以取代的。

4 結(jié)語(yǔ)

電子產(chǎn)品的焊接技術(shù)是不可或缺的，工業(yè)制造業(yè)水平，甚至連國(guó)家的工業(yè)發(fā)展情況都可以從電子焊接技術(shù)看出來(lái)。要想讓焊接技術(shù)穩(wěn)步提升，推進(jìn)我國(guó)工業(yè)發(fā)展，必須加大對(duì)焊接技術(shù)重視程度，實(shí)時(shí)關(guān)注焊接技術(shù)的進(jìn)展，根據(jù)我國(guó)工業(yè)的實(shí)情，加強(qiáng)電子焊接技術(shù)開(kāi)發(fā)工作，提高技術(shù)水平，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)。