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激光焊接过程中,经常在焊接接头焊盘周边出现裂纹或者出现焊盘烧焦现象,如图1-1所示。这种失效模式也主要是因为激光焊接过程中,激光偏离了原来设定的路径,照射在焊盘周边。由于元器件的微小型化以及高集成度发展趋势,焊盘周边没有冗余的热设计,一旦激光光路偏移焊接接头焊盘中心,即会产生焊裂与裂痕。
现代激光焊接工艺已能实时对激光光路路径进行监测,出现偏离,及时进行人工调较。随着智能机器人在激光焊接工艺的引入,可以自动对激光光路进行实时监测和调较,这种失效模式一般通过调节焊接的激光的光路就可以解决。
激光焊接过程中,焊裂和裂痕往往还会出现在焊接接头的其它维度,因其出现位置与焊接接头不在同一水平面,往往具有一定的隐蔽性。如图1-2所示,焊接裂痕出现在焊接接头焊盘的垂直面侧。
这主要是元器件的封装往往采用透明玻璃质绝缘材料进行封装,以提高元器件的机械强度。但透明封装材料为激光光路传输提供了路径,从而光路一旦发生偏移,通过透明材料,产生折射,传输至其它热设计冗余不充分处,从而导致器件受损,产生焊裂和裂痕。此外,透明材质中封装的金属导线,由于其表明光滑有金属光泽,往往会为激光光路传输提供镜面,从而使激光产生反射,传输至不应照射之功能组件,产生焊裂与裂痕。这种失效模式除了上面的激光光路便宜之外会产生这种失效模式之外。另外因为在激光光源的发出光源外面会用以集中激光光路的喷嘴一般用的是红宝石或者蓝宝石的喷嘴。但是激光光源会直接通过折射(如图1-3)等直接从喷嘴的边缘透出,会直接照射到不是焊接区域,从而也会导致这种失效。通过研究发现,把红宝石或蓝宝石的喷嘴更换为不能折射光材料的喷嘴可以有效消除这种失效模式。