激光焊錫中焊錫飛濺是怎么產(chǎn)生的？如何解決？

激光焊錫已經(jīng)發(fā)展的非常成熟了，廣泛的應(yīng)用在電子行業(yè)，新能源行業(yè)，醫(yī)療行業(yè)，汽車(chē)制造行業(yè)，航天航空行業(yè)等等。因?yàn)榧す忮a焊工藝影響眾多，如果設(shè)置操作不當(dāng)，還是可能會(huì)產(chǎn)生一些瑕疵。松盛光電來(lái)給大家分享激光錫焊中焊錫飛濺是怎么產(chǎn)生的，應(yīng)該如何解決避免呢?

焊錫飛濺的原因

激光能量因素

激光功率過(guò)高：當(dāng)激光功率超出合適范圍時(shí)，焊錫會(huì)吸收過(guò)多的能量。例如，在焊接小型電子元件時(shí)，如果激光功率設(shè)置得過(guò)高，焊錫會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)劇烈汽化，產(chǎn)生的蒸汽壓力會(huì)導(dǎo)致焊錫飛濺。這就好比在一個(gè)小鍋里煮水，火太大時(shí)，水會(huì)劇烈沸騰并濺出鍋外。

激光能量分布不均勻：激光光斑的能量分布不均勻也會(huì)引起飛濺。如果光斑中心能量過(guò)強(qiáng)，周?chē)芰枯^弱，那么焊錫在中心區(qū)域會(huì)迅速汽化，而周邊的焊錫由于能量不足還未完全熔化，這種不平衡會(huì)導(dǎo)致焊錫飛濺。

焊料自身特性

焊料成分與雜質(zhì)影響：焊料的成分對(duì)飛濺有影響。例如，某些含鉍(Bi)的焊料，其熔點(diǎn)和表面張力特性可能會(huì)使焊錫在熔化過(guò)程中更容易飛濺。如果焊料中含有雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能會(huì)改變焊錫的物理性質(zhì)，如降低表面張力，使焊錫更容易分散和飛濺。

焊料形狀與尺寸不合適：焊料的形狀(如顆粒大小、絲狀焊錫的直徑等)和尺寸也會(huì)影響飛濺情況。如果使用的焊錫顆粒過(guò)大，激光瞬間熔化時(shí)，由于內(nèi)部和外部受熱不均勻，容易產(chǎn)生飛濺。

焊接環(huán)境與工藝參數(shù)

焊接速度過(guò)快：在激光錫焊過(guò)程中，焊接速度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。如果焊接速度太快，焊錫沒(méi)有足夠的時(shí)間均勻熔化和流動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致部分焊錫被激光能量快速推動(dòng)而飛濺。這類似于在物體表面快速移動(dòng)熱源，物體表面的物質(zhì)來(lái)不及反應(yīng)就被帶走。

保護(hù)氣體流量不當(dāng)：保護(hù)氣體在激光錫焊中用于防止焊錫氧化。但是，如果保護(hù)氣體流量過(guò)大，會(huì)對(duì)熔化的焊錫產(chǎn)生較大的沖擊力，導(dǎo)致焊錫飛濺。反之，流量過(guò)小則無(wú)法有效保護(hù)焊錫，焊錫氧化后表面張力等性質(zhì)改變，也可能引起飛濺。

焊件表面狀態(tài)不良：焊件表面如果有油污、水分或其他污染物，在激光作用下，這些物質(zhì)會(huì)瞬間汽化，產(chǎn)生的氣體可能會(huì)沖擊焊錫，導(dǎo)致飛濺。例如，在焊接汽車(chē)電子部件時(shí)，如果部件表面有殘留的油漬，激光加熱時(shí)油漬汽化會(huì)引發(fā)焊錫飛濺。

焊錫飛濺的危害

　產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

焊錫飛濺會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)的焊錫量不足，從而形成虛焊或弱焊。例如，在焊接電路板上的集成電路芯片時(shí)，飛濺的焊錫可能使芯片引腳的焊點(diǎn)缺少足夠的焊錫來(lái)形成牢固的連接，影響芯片與電路板之間的電氣連接和機(jī)械穩(wěn)定性。

飛濺的焊錫還可能落在周?chē)碾娮釉蚓€路上，造成短路。比如，焊錫飛濺到相鄰的兩條未絕緣的導(dǎo)線上，會(huì)使這兩條導(dǎo)線連通，引發(fā)電路故障。

工作環(huán)境和設(shè)備維護(hù)問(wèn)題

焊錫飛濺會(huì)污染焊接設(shè)備和工作場(chǎng)地。飛濺的焊錫顆粒可能會(huì)附著在激光焊接頭、夾具等設(shè)備上，影響設(shè)備的正常使用和精度。在工作場(chǎng)地，飛濺的焊錫積累多了會(huì)增加清潔成本，并且如果進(jìn)入其他設(shè)備內(nèi)部，可能會(huì)引發(fā)故障。

怎么減少焊錫飛濺？

優(yōu)化激光參數(shù)

調(diào)整激光功率：根據(jù)焊件的材料、大小和焊料的類型等因素，精確調(diào)整激光功率。通過(guò)試驗(yàn)和測(cè)試，找到既能使焊錫充分熔化又不會(huì)引起飛濺的最佳功率值。例如，在焊接 0.5mm 厚的電路板時(shí)，先從較低的功率開(kāi)始測(cè)試，逐漸增加功率，觀察焊錫的熔化情況和飛濺現(xiàn)象，確定合適的功率范圍。

改善激光能量分布：采用光束整形技術(shù)，使激光光斑的能量分布更加均勻。例如，使用光學(xué)元件(如勻光鏡)來(lái)調(diào)整激光光斑的能量分布，讓焊錫能夠在相對(duì)平衡的能量環(huán)境下熔化，減少因能量不均勻?qū)е碌娘w濺。

控制焊料因素

選擇合適的焊料：根據(jù)焊接要求選擇合適成分的焊料，盡量避免使用容易飛濺的焊料。例如，對(duì)于對(duì)飛濺要求嚴(yán)格的精密電子設(shè)備焊接，選擇純度高、性能穩(wěn)定的無(wú)鉍焊料。同時(shí)，要確保焊料的形狀和尺寸符合焊接工藝要求，如使用合適顆粒大小的焊錫膏。

預(yù)熱焊料：在激光焊接前對(duì)焊料進(jìn)行預(yù)熱，可以使焊料內(nèi)部和外部的溫度差異減小，從而減少因溫度不均導(dǎo)致的飛濺。例如，在焊接較大體積的焊錫塊時(shí)，使用預(yù)熱裝置將焊錫預(yù)熱到一定溫度后再進(jìn)行激光焊接。

優(yōu)化焊接工藝和環(huán)境

控制焊接速度：根據(jù)焊件的復(fù)雜程度和焊料的熔化特性，合理調(diào)整焊接速度。例如，在焊接有多個(gè)引腳的芯片時(shí)，適當(dāng)放慢焊接速度，讓焊錫有足夠的時(shí)間均勻熔化和流動(dòng)，避免焊錫被快速推動(dòng)而飛濺。

調(diào)整保護(hù)氣體流量：合理設(shè)置保護(hù)氣體的流量，以既能有效防止焊錫氧化又不會(huì)對(duì)焊錫產(chǎn)生較大沖擊力為原則。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最佳流量，例如，在焊接貴金屬焊件時(shí)，使用氬氣作為保護(hù)氣體，通過(guò)逐步調(diào)整流量，觀察焊錫的狀態(tài)，找到合適的流量范圍。

清潔焊件表面：在焊接前，徹底清潔焊件表面，去除油污、水分和其他污染物。可以使用化學(xué)清洗劑(如酒精、丙酮等)進(jìn)行清洗，或者采用物理方法(如超聲波清洗)來(lái)確保焊件表面干凈整潔，減少因表面污染物汽化導(dǎo)致的焊錫飛濺。