【摘要】：隨著電子元器件引腳數(shù)量增加、引腳間距減小,現(xiàn)代電子制造業(yè)對(duì)焊錫材料和設(shè)備工藝提出了更高的要求。而目前市場(chǎng)上的主流材料無鉛焊料存在熔點(diǎn)高、潤(rùn)濕性差等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的回流焊和手工錫焊工序復(fù)雜、效率低,且使用無鉛焊料進(jìn)行焊接時(shí)整體焊點(diǎn)質(zhì)量難以保證、良品率較低。為解決上述問題,本文提出了一種激光熔融噴射焊接系統(tǒng),利用全新的非接觸式噴射焊接技術(shù),提高焊接質(zhì)量和效率,滿足現(xiàn)代電子制造業(yè)的需求,促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先確定了錫球材質(zhì)、直徑和物性參數(shù)的影響因素,在理論上分析了錫球加熱熔化過程中,錫球?qū)す馄鞯募す饽芰课章屎湾a球由于熱輻射、熱傳導(dǎo)向外界熱量散失;考察了表面張力、噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作氣壓和錫球大小等因素對(duì)熔融錫球脫離噴嘴時(shí)平均速度的影響;分析了熔融錫球在焊件上最大鋪展直徑和破裂飛濺的影響因素。在理論分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)錫球加熱過程、熔融錫球噴射和焊接過程進(jìn)行模擬仿真,對(duì)噴嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴嘴和熔融錫球之間的潤(rùn)濕角、工作氣體壓力、工作氣體作用時(shí)間、激光器加熱功率和錫球加熱溫度等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,并依次確定了設(shè)備配套零部件的結(jié)構(gòu)和型號(hào),為后續(xù)的整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。對(duì)激光熔融噴射焊接系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作整機(jī)并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,首先考察了電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)錫球輸送成功率和穩(wěn)定性的影響,確定最佳電機(jī)轉(zhuǎn)速為0.25r/s,然后依據(jù)仿真和理論的結(jié)果對(duì)激光熔融噴射部分進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,確定激光器輸出功率為90W,激光器作用時(shí)間為20ms,工作氮?dú)鈮毫?500Pa,工作氮?dú)鈮毫ψ饔脮r(shí)間為6.2ms,噴嘴口直徑為0.5mm,錫球直徑為0.76mm時(shí),可以形成比較優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)。并以此參數(shù)設(shè)置為基礎(chǔ),通過單因素法實(shí)驗(yàn)考察電機(jī)轉(zhuǎn)速、工作氣體壓力、激光器加熱功率等工作參數(shù)對(duì)錫球輸送性能和熔融錫噴射效果的影響特性。
[Abstract]:With the increase of the number of pins and the decrease of pin spacing, modern electronic manufacturing industry has put forward higher requirements for solder materials and equipment processes. At present, the mainstream materials in the market lead-free solder has high melting point, poor wettability and other shortcomings. The traditional reflow welding and manual tin welding processes are complex and inefficient, and the quality of solder joint is difficult to guarantee and the rate of good products is low when using lead-free solder. In order to solve the above problems, a laser melt jet welding system is proposed in this paper. The new non-contact spray welding technology is used to improve the welding quality and efficiency, to meet the needs of the modern electronic manufacturing industry, and to promote the development of the industry. The specific research contents are as follows: firstly, the factors affecting the material, diameter and physical properties of the tin ball are determined, and the laser energy absorption rate of the tin ball to the laser and the thermal radiation of the tin ball due to thermal radiation are analyzed theoretically during the heating and melting process of the tin ball. Heat conduction to the outside heat loss; The effects of surface tension, nozzle structure parameters, working pressure and tin ball size on the average velocity of molten tin ball were investigated, and the factors affecting the maximum spreading diameter and rupture spatter of molten tin ball were analyzed. On the basis of theoretical analysis, the finite element analysis software is used to simulate the heating process of the tin ball, the spray and welding process of the molten tin ball, the structure parameters of the nozzle, the wetting angle between the nozzle and the molten tin ball, and the working gas pressure. The operation time of the gas, the heating power of the laser and the heating temperature of the tin ball are optimized and analyzed, and the structure and model of the matching parts of the equipment are determined in turn, which lays a foundation for the subsequent structural design of the whole machine. The structure of the laser melt jet welding system is designed, the whole machine is made and the experimental platform is built. The influence of motor speed on the success rate and stability of tin ball transportation is investigated. The optimum motor speed is 0.25 r / s, and the laser melt injection part is tested according to the simulation and theoretical results. The laser output power is 90 W, the laser operating time is 20 Ms, and the working nitrogen pressure is 5 500 Pa. When the working time of nitrogen pressure is 6.2 Ms, the nozzle diameter is 0.5 mm and the diameter of tin ball is 0.76mm, a better solder joint can be formed. On the basis of this parameter setting, the effects of motor speed, working gas pressure and laser heating power on the transport performance of tin ball and the effect of molten tin injection were investigated by single factor method.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG439.4

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本文編號(hào)：2364809