CN102943268A - 环形焊盘的激光喷射修复方法 - Google Patents
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Abstract
环形焊盘的激光喷射修复方法，它涉及激光喷射修复方法，本发明要解决现有修复方法对环形焊盘进行修复过程中存在环形焊盘划伤和环形焊盘从电路板上脱落问题，以及对临近的焊盘、元器件及电路板造成损伤问题。本发明中环形焊盘的激光喷射修复方法按以下步骤进行：一、采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面制备一层金属薄膜；二、将待修复环形焊盘放置在镀有金属薄膜的透明基板的下方；三、启动激光器发出高斯能量分布的激光束对透明基板与金属薄膜之间界面进行照射；四、金属薄膜在激光束的作用下气化后向待修复的环形焊盘喷射并在其上冷却并凝固；五、重复步骤三及步骤四多次，即完成环形焊盘的修复过程。本发明适用于电子工程领域。
Description
技术领域
本发明涉及激光喷射修复方法。
背景技术
电子元器件通常通过表面贴装技术或插装技术组装于印制电路板表面，在电子组装过程中或完成后，通常要进行相应的外观及电气信号的检测，如果发现个别器件失效，通常需要通过局部加热的方法使器件与环形焊盘相连处的焊料熔化，并移除失效器件，重新放置和焊接新的元器件，以完成电子组件修复过程。但在失效器件的移除过程中，有可能会对环形焊盘造成损伤，特别是对于插装元器件在移除过程中，元器件的引脚容易划伤环形焊盘，或者使部分环形焊盘与电路板剥离或脱落。如果环形焊盘受到损伤，使其无法完成电气信号的正常传输或焊接，会影响到产品的后续修复工作的进行，甚至会导致整个电子组件的报废。因此，开发针对连接插装元器件的环形焊盘进行修补的方法具有重要意义。而目前电路板上元器件的密度日益提高，环形焊盘与其他电路或元器件的间隙越来越小，如果采用化学方法或手工补焊方法修复受损环形焊盘时，还要避免对临近的环形焊盘、元器件造成损伤，确保不影响其他元器件的工作和功能，操作难度非常大。
发明内容
本发明是要解决现有修复方法对环形焊盘进行修复过程中存在环形焊盘划伤和环形焊盘从电路板上脱落的问题，以及对临近的焊盘、元器件及电路板造成损伤的问题，而提出环形焊盘的激光喷射修复方法。
本发明中的环形焊盘的激光喷射修复方法按以下步骤进行：
一、采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.01mm~1mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜，其中金属薄膜材料为Au、Cu、Ag、Ni或Co，透明基板为石英；
二、将带有待修复环形焊盘的印制电路板放置在镀有金属薄膜的透明基板的下方，透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为1mm~5mm，待修复环形焊盘的外径为1mm~5mm，其周围用耐热保护膜遮挡；
三、启动激光器发出单个脉冲的激光束，并使激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为0mm~10mm，激光束焦斑直径为0.1mm~2mm，其能量分布形式为高斯能量分布形式，激光器脉冲功率为100W~9000W，激光器单个脉冲时间为100ns~10ms，其中，激光器为YAG激光器、CO2激光器或准分子激光器；
四、金属薄膜在激光束的作用下气化并以扇面分布形式向印制电路板上待修复的环形焊盘喷射，其形成的气态金属颗粒及液态金属颗粒与待修复环形焊盘接触后，在其上冷却并凝固,其中，如果金属薄膜不易氧化，喷射过程在普通舱体内进行，如果金属薄膜易氧化，则喷射过程在惰性气体舱内进行；
五、重复步骤三及步骤四3次~10次，即完成环形焊盘的修复过程。
本发明包括以下优点：
1、可以根据待修复环形焊盘的成分及厚度选择溅射、蒸镀、化学气相沉积等方法制作不同成分及厚度的金属薄膜，进行修复，具有很好的灵活性。
2、采用非接触式修复环形焊盘的方法，可以最大程度上避免对待修复环形焊盘周围的器件及电路元件的影响，也以避免常规修复过程中，引起环形焊盘划伤和脱落。
3、可以根据修复的效果，对环形焊盘重复进行修复，直到达到预期的修复效果，具有很强的适应性。
4、激光束能量分布形式采用高斯能量分布形式，确保金属薄膜气、液化后以扇面分布形式向印制电路板表面上的待修复环形焊盘表面喷射，修复效果好。
附图说明
图1是激光喷射修复环形焊盘的装置的示意图，图中，1为高斯能量分布的激光束，2为聚焦透镜，3为透明基板，4为金属薄膜，5为已修复环形焊盘，6为待修复环形焊盘，7为印制电路板，8为气态及液态金属颗粒。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中的环形焊盘的激光喷射修复方法按以下步骤进行：
一、采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.01mm~1mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜，其中金属薄膜材料为Au、Cu、Ag、Ni或Co，透明基板为石英；
二、将带有待修复环形焊盘的印制电路板放置在镀有金属薄膜的透明基板的下方，透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为1mm~5mm，待修复环形焊盘的外径为1mm~5mm，其周围用耐热保护膜遮挡；
三、启动激光器发出单个脉冲的激光束，并使激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为0mm~10mm，激光束焦斑直径为0.1mm~2mm，其能量分布形式为高斯能量分布形式，激光器脉冲功率为100W~9000W，激光器单个脉冲时间为100ns~10ms，其中，激光器为YAG激光器、CO2激光器或准分子激光器；
四、金属薄膜在激光束的作用下气化并以扇面分布形式向印制电路板上待修复的环形焊盘喷射，其形成的气态金属颗粒及液态金属颗粒与待修复环形焊盘接触后，在其上冷却并凝固,其中，如果金属薄膜不易氧化，喷射过程在普通舱体内进行，如果金属薄膜易氧化，则喷射过程在惰性气体舱内进行；
五、重复步骤三及步骤四3次~10次，即完成环形焊盘的修复过程。
本发明包括以下优点：
1、可以根据待修复环形焊盘的成分及厚度选择溅射、蒸镀、化学气相沉积等方法制作不同成分及厚度的金属薄膜，进行修复，具有很好的灵活性。
2、采用非接触式修复环形焊盘的方法，可以最大程度上避免对待修复环形焊盘周围的器件及电路元件的影响，也以避免常规修复过程中，引起环形焊盘划伤和脱落。
3、可以根据修复的效果，对环形焊盘重复进行修复，直到达到预期的修复效果，具有很强的适应性。
4、激光束能量分布形式采用高斯能量分布形式，确保金属薄膜气、液化后以扇面分布形式向印制电路板表面上的待修复环形焊盘表面喷射，修复效果好。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.05mm~0.5mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.1mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为2mm~4mm，待修复环形焊盘的外径为2mm~4mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为3mm，待修复环形焊盘的外径为3mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为1mm~9mm，激光束焦斑直径为0.5mm~1.5mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为5mm，激光束焦斑直径为1mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中激光器脉冲功率为200W~5000W，激光器激光器单个脉冲时间为200ns~5ms。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中激光器脉冲功率为2000W，激光器加热时间为1ms。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤五中重复步骤三及步骤四5次~8次，即完成环形焊盘的修复过程。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
为了验证本发明的有益效果，进行了以下实验：
实验一：环形焊盘的激光喷射修复方法按以下步骤进行：
一、采用溅射方法在尺寸为
的石英基板上镀制一层厚度为0.1mm的Au薄膜；
二、将带有待修复环形焊盘的印制电路板放置在镀有Au薄膜的石英基板的下方，石英基板表面上的Au薄膜到待修复焊盘上表面的距离为3mm，待修复环形焊盘的外径为3mm，其周围用耐热保护膜遮挡；
三、启动YAG激光器发出激光束并使激光束的焦斑到石英基板与Au薄膜之间界面的距离为5mm，激光束焦斑直径为1mm，其能量分布形式为高斯能量分布形式，激光器脉冲功率为2000W，激光器单个脉冲时间为1ms；
四、在普通舱体内Au薄膜在激光束的作用下气化并以扇面分布形式向印制电路板上待修复的环形焊盘喷射，其形成的气态Au颗粒及液态Au颗粒与待修复环形焊盘接触后，在其上冷却并凝固；
五、重复步骤三及步骤四8次，即完成环形焊盘的修复过程。
采用实验一中的方法修复印制电路板上的环形焊盘，没有引起环形焊盘划伤和脱落，也没有对待修复环形焊盘周围的焊盘、元器件及电路板造成损伤，达到预计效果。
Claims (10)
1.环形焊盘的激光喷射修复方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：
一、采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.01mm~1mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜，其中金属薄膜材料为Au、Cu、Ag、Ni或Co，透明基板为石英；
二、将带有待修复环形焊盘的印制电路板放置在镀有金属薄膜的透明基板的下方，透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为1mm~5mm，待修复环形焊盘的外径为1mm~5mm，其周围用耐热保护膜遮挡；
三、启动激光器发出单个脉冲的激光束，并使激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为0mm~10mm，激光束焦斑直径为0.1mm~2mm，其能量分布形式为高斯能量分布形式，激光器脉冲功率为100W~9000W，激光器单个脉冲时间为100ns~10ms，其中，激光器为YAG激光器、CO2激光器或准分子激光器；
四、金属薄膜在激光束的作用下气化并以扇面分布形式向印制电路板上待修复的环形焊盘喷射，其形成的气态金属颗粒及液态金属颗粒与待修复环形焊盘接触后，在其上冷却并凝固,其中，如果金属薄膜不易氧化，喷射过程在普通舱体内进行，如果金属薄膜易氧化，则喷射过程在惰性气体舱内进行；
五、重复步骤三及步骤四3次~10次，即完成环形焊盘的修复过程。
2.如权利要求1所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤一中采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.05mm~0.5mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜。
3.如权利要求1所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤一中采用溅射、蒸镀或化学气相沉积方法在透明基板表面，制备一层厚度为0.1mm的材质与待修复焊盘材质相同的金属薄膜。
4.如权利要求1至3中任一项所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤二中透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为2mm~4mm，待修复环形焊盘的外径为2mm~4mm。
5.如权利要求1至3中任一项所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤二中透明基板表面上的金属薄膜到待修复焊盘上表面的距离为3mm，待修复环形焊盘的外径为3mm。
6.如权利要求4所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤三中激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为1mm~9mm，激光束焦斑直径为0.5mm~1.5mm。
7.如权利要求4所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤三中激光束的焦斑到透明基板与金属薄膜之间界面的距离为5mm，激光束焦斑直径为1mm。
8.如权利要求6所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤三中激光器脉冲功率为200W~5000W，激光器激光器单个脉冲时间为200ns~5ms。
9.如权利要求6所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤三中激光器脉冲功率为2000W，激光器激光器单个脉冲时间为1ms。
10.如权利要求8所述的激光喷射修复方法，其特征在于步骤三中重复步骤三及步骤四5次~8次，即完成环形焊盘的修复过程。
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