脉冲激光焊接的应用

脉冲激光焊已成功地用于焊接不锈钢、铁镍合金、铂、铌、钼、铜及各类铜合金等。

激光脉冲焊实际应用的成功事例之一就是显像管电子枪的组装。电子枪由数十个小而薄的零件组成，传统的电子枪组装方法是用电阻焊。电阻焊时，零件受压畸变，使精度下降，并且因为电子枪尺寸日益小型化，焊接设备的设计制造越来越困难。采用脉冲YAG激光焊，光能通过光纤传输，自动化程度高，易实现多点同时焊，且焊接质量稳定，所焊接的阴极芯装管后，在阴极成像均匀性与亮度均匀性方面，都优于电阻焊。每个组件的焊接过程仅需几毫秒，每个组件焊接全过程为2.5s，而原用电阻焊需5.5s。

脉冲激光焊还可用于核反应堆零件的焊接、仪表游丝的焊接、混合电路薄膜元件的导线连接等。用脉冲激光封装焊接继电器外壳、集成电路等都是很有效的方式。下面就脉冲激光焊接在集成电路制造中的应用作一简单介绍。

（1）集成电路引出线的焊接

集成电路引出线的焊接分内引线和外引线焊接。集成电路内引线的焊接往往就是在硅片基底上蒸镀一层几微米厚的铝膜，因此，对焊接质量的要求比较高。不仅要求焊点处强度好，而且还要求焊接的光斑尺寸大于150μm，熔深控制在50μm内。在焊接过程中，还不容许有金属飞溅，以免损坏集成电路的管芯。在集成电路外引线的焊接中，实际上是薄的铝箔与薄的镀金磷青铜片两种不同金属的片与片之间的焊接。由于结构的限制，只能采用中心穿透熔化焊。考虑到铝箔比镀金磷青铜厚度小得多，且扩散率大，所以采用铝箔作为上片的脉冲焊。

除了集成电路的内外引线的焊接外，还可以采用脉冲激光焊接集成电路的扁平引线以及梁式引出线。即采用脉冲激光将直径为0.025mm的铝丝或金线分别与管内的接线柱及硅征连接起来，方法是用一块柱面透镜将激光聚集成直线，把引出线同时焊接在硅片四周的梁式引线接点上。

用脉冲激光焊接印刷电路的引出线时无需使用焊剂，从而可减少热冲击，不会对电路管芯造成影响，保证了集成电路管芯的产品质量。

（2）集成电路的密封焊接

集成电路的封装是集成电路整个制造过程中的一个非常关键的环节。它不仅关系到电路性能的可靠性和稳定性，而且对电路的电性能和热性能，以及对整机的小型化和集成化均有重要的作用。为了长期保持集成电路高的可靠性和稳定性，采用气密性封装是最好的方案。要求压力强度在24.51MPa以上，采用一般的焊接方法难以满足这样的要求。而利用激光进行密封焊接，则具有气密性高、强度大、成品率高及易于实现自动化等优点。目前脉冲激光密封焊接通常以单点重叠方式进行，常用脉冲重复YAG激光器，但也有采用脉冲CO₂激光器的。已用于密封焊接的YAG激光器，其平均功率达500W，脉冲重复率达300Hz，焊接速度最高达3.8m/min。

（3）集成电路的激光修补

电子工业中元器件的修补是脉冲激光的另一个愈来愈重要的应用。集成电路的激光修补有着很大的意义，它不仅可以提高产品的成品率，而且还可以提高产品的使用可靠性。在集成电路制作的常规方法中，常常需要高电压、大电流，因此制作电路时容易损伤邻近的元件或电路，而使整个集成电路块报废。为此，美国机器公司SE休斯等人利用脉冲激光在集成电路上形成电连接方法，对有缺陷的集成电路块进行了成功修补，此外还可将集成电路上的铝布线通导中断开的地方重新连接起来。最近，美国桑迪亚国家实验室采用小型真空室，反应气体和低功率密度的脉冲激光，研究出另一种激光修补集成电路的新技术。而日本电气公司则用Ar激光，并配合使用CVD（化学气相沉积）技术，成功地修整了集成电路中4000门电路阵列的误配线。

在大规模和超大规模集成电路制造中，掩模缺陷修补是一项重要内容。由于掩模材料、抗蚀剂、制作工艺、化学清洗和灰尘等方面的原因，都可能在光掩模上产生各种缺陷。这些缺陷可分为两类：①光掩模亮场表面的掩模涂层有“刻蚀不足”、“凸起”、“连接”、“短路”等形式的缺陷；②光掩模亮场有孔眼，如“穿孔”、“破裂”、“凹坑”等。随着大规模集成电路制作技术和工艺的发展，集成电路特征尺寸设计向亚微米、亚半微米：甚至