細間距Q FP器件激光再流焊工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、為了保證元器件焊點可靠性,在用激光焊接設備焊接元器件前,往往需要設定合理的焊接工藝參數(shù)。然而,若通過反復試驗,反復調整工藝參數(shù)來確定在哪些工藝參數(shù)組合或區(qū)間下的焊接質量好,必然會造成人力、物力的浪費。因此,為了減少工藝試驗次數(shù)和資源的浪費,尋求最優(yōu)的工藝參數(shù)組合或區(qū)間來保證焊接質量一直是很值得研究的問題。由此,本文針對特定的細間距QFP器件,通過仿真研究激光焊接有效功率,焊接時間,光斑直徑三個工藝參數(shù)對QFP組件焊點所能承受的最大拉應力

2、的影響。構建焊點最大應力值與工藝參數(shù)的多元回歸方程,并以焊點最大應力值最小為優(yōu)化目標求取最佳的工藝參數(shù)組合。本文主要研究內容及結論如下:
　　(1)QFP組件激光再流焊溫度場仿真
　　研究激光焊接QFP組件的過程,選擇其主要工藝參數(shù),利用ANSYS軟件對QFP組件激光再流焊的溫度場進行仿真。通過正交試驗設計及1stOpt軟件統(tǒng)計處理數(shù)據(jù),尋找激光焊接有效功率,焊接時間,光斑面積三個工藝參數(shù)對焊點溫度場的影響規(guī)律。
　　

3、(2)QFP組件拉脫試驗應力場仿真
　　選擇合適的金屬間化合物(IMC)生長動力學模型,求解激光焊接完成后 IMC的厚度;再利用ANSYS軟件對QFP組件進行拉脫試驗應力場的仿真,尋找IMC厚度對焊點應力場的影響規(guī)律。
　　(3)激光再流焊工藝參數(shù)優(yōu)化模型及其優(yōu)化
　　利用Design-Expert軟件設計Box-Behnken試驗統(tǒng)計處理仿真數(shù)據(jù),尋找上述激光再流焊三個工藝參數(shù)與焊點處最大應力值的函數(shù)關系,即工藝參數(shù)

4、優(yōu)化模型;再通過表面響應法,以焊點處最大應力值最小為優(yōu)化目標,尋找最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。
　　研究結果表明,第一,在仿真所取工藝參數(shù)范圍內,激光焊接有效功率、光斑面積與焊點處的最高溫度幾乎為線性關系,焊接時間與焊點處的最高溫度為正相關關系,且切線斜率逐漸減小;第二,當有效功率取1～4W,焊接時間取1～2s,光斑面積取0.03～0.11mm2時,封裝體、印制板、焊點溫度最高可達240℃,350℃,510℃;第三,激光再流焊工藝參數(shù)優(yōu)化