26、激光焊接温度场模拟分析与蚁颚结构动力学研究

激光焊接温度场模拟分析与蚁颚结构动力学研究

1. 激光焊接技术背景与原理

激光焊接技术凭借局部加热、快速升温和冷却等特性，在电子元件焊接领域展现出巨大的潜力。然而，在实际操作中，加热不均匀、加热功率不匹配等问题常常导致焊点局部失效，影响元件甚至整个电子系统的正常运行。

在电子表面组装工艺中，QFP 器件因引脚数量多、可靠性高和操作方便等优势而被广泛应用。但随着集成度的提高，QFP 器件引脚间距逐渐变小，传统回流焊接技术容易引发桥连问题，且 QFP 较大的热容量也会因热失配导致部分焊点失效。

激光焊接则是利用激光束直接照射引脚，通过固体热传导将热量传递给焊料，其激光束参数（如有效功率、加热时间、光斑直径和扫描速度等）可控且易于调整，加热区域小，适用于微小型电子元件的无铅组装。与其他焊接技术相比，激光焊接能使焊点微观结构更紧凑均匀，性能更优，应用前景更广。

激光焊接的核心是激光发生器，主要有气体、固体和半导体三种类型。其中，半导体激光发生器波长较短，金属对其吸收率高，且能被玻璃、塑料等材料反射，对 PCB 影响较小。

2. 激光焊接温度场模拟方法

为了控制激光焊接过程中的温度场，研究人员采用有限元模拟软件 ANSYS 进行模拟分析。具体步骤如下：
- 模型选择与简化 ：选用 LQFP（100 引脚低轮廓四方扁平封装）模型，引脚数为 100，面积 16×16mm，引脚间距 0.5mm，引脚宽度 0.22mm。该几何模型由印刷电路板、焊盘、焊点、引脚和封装组成。由于是纯热力学分析，仅考虑热参数时对模型进行简化，截取部分模型以减少计算量和时间。
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