激光焊锡中焊锡飞溅是怎么产生的？如何解决？

激光焊锡已经发展的非常成熟了，广泛的应用在电子行业，新能源行业，医疗行业，汽车制造行业，航天航空行业等等。因为激光锡焊工艺影响众多，如果设置操作不当，还是可能会产生一些瑕疵。松盛光电来给大家分享激光锡焊中焊锡飞溅是怎么产生的，应该如何解决避免呢?

焊锡飞溅的原因

激光能量因素

激光功率过高：当激光功率超出合适范围时，焊锡会吸收过多的能量。例如，在焊接小型电子元件时，如果激光功率设置得过高，焊锡会在极短时间内剧烈汽化，产生的蒸汽压力会导致焊锡飞溅。这就好比在一个小锅里煮水，火太大时，水会剧烈沸腾并溅出锅外。

激光能量分布不均匀：激光光斑的能量分布不均匀也会引起飞溅。如果光斑中心能量过强，周围能量较弱，那么焊锡在中心区域会迅速汽化，而周边的焊锡由于能量不足还未完全熔化，这种不平衡会导致焊锡飞溅。

焊料自身特性

焊料成分与杂质影响：焊料的成分对飞溅有影响。例如，某些含铋(Bi)的焊料，其熔点和表面张力特性可能会使焊锡在熔化过程中更容易飞溅。如果焊料中含有杂质，这些杂质可能会改变焊锡的物理性质，如降低表面张力，使焊锡更容易分散和飞溅。

焊料形状与尺寸不合适：焊料的形状(如颗粒大小、丝状焊锡的直径等)和尺寸也会影响飞溅情况。如果使用的焊锡颗粒过大，激光瞬间熔化时，由于内部和外部受热不均匀，容易产生飞溅。

焊接环境与工艺参数

焊接速度过快：在激光锡焊过程中，焊接速度是一个关键参数。如果焊接速度太快，焊锡没有足够的时间均匀熔化和流动，就会导致部分焊锡被激光能量快速推动而飞溅。这类似于在物体表面快速移动热源，物体表面的物质来不及反应就被带走。

保护气体流量不当：保护气体在激光锡焊中用于防止焊锡氧化。但是，如果保护气体流量过大，会对熔化的焊锡产生较大的冲击力，导致焊锡飞溅。反之，流量过小则无法有效保护焊锡，焊锡氧化后表面张力等性质改变，也可能引起飞溅。

焊件表面状态不良：焊件表面如果有油污、水分或其他污染物，在激光作用下，这些物质会瞬间汽化，产生的气体可能会冲击焊锡，导致飞溅。例如，在焊接汽车电子部件时，如果部件表面有残留的油渍，激光加热时油渍汽化会引发焊锡飞溅。

焊锡飞溅的危害

　产品质量问题

焊锡飞溅会导致焊点的焊锡量不足，从而形成虚焊或弱焊。例如，在焊接电路板上的集成电路芯片时，飞溅的焊锡可能使芯片引脚的焊点缺少足够的焊锡来形成牢固的连接，影响芯片与电路板之间的电气连接和机械稳定性。

飞溅的焊锡还可能落在周围的电子元件或线路上，造成短路。比如，焊锡飞溅到相邻的两条未绝缘的导线上，会使这两条导线连通，引发电路故障。

工作环境和设备维护问题

焊锡飞溅会污染焊接设备和工作场地。飞溅的焊锡颗粒可能会附着在激光焊接头、夹具等设备上，影响设备的正常使用和精度。在工作场地，飞溅的焊锡积累多了会增加清洁成本，并且如果进入其他设备内部，可能会引发故障。

怎么减少焊锡飞溅？

优化激光参数

调整激光功率：根据焊件的材料、大小和焊料的类型等因素，精确调整激光功率。通过试验和测试，找到既能使焊锡充分熔化又不会引起飞溅的最佳功率值。例如，在焊接 0.5mm 厚的电路板时，先从较低的功率开始测试，逐渐增加功率，观察焊锡的熔化情况和飞溅现象，确定合适的功率范围。

改善激光能量分布：采用光束整形技术，使激光光斑的能量分布更加均匀。例如，使用光学元件(如匀光镜)来调整激光光斑的能量分布，让焊锡能够在相对平衡的能量环境下熔化，减少因能量不均匀导致的飞溅。

控制焊料因素

选择合适的焊料：根据焊接要求选择合适成分的焊料，尽量避免使用容易飞溅的焊料。例如，对于对飞溅要求严格的精密电子设备焊接，选择纯度高、性能稳定的无铋焊料。同时，要确保焊料的形状和尺寸符合焊接工艺要求，如使用合适颗粒大小的焊锡膏。

预热焊料：在激光焊接前对焊料进行预热，可以使焊料内部和外部的温度差异减小，从而减少因温度不均导致的飞溅。例如，在焊接较大体积的焊锡块时，使用预热装置将焊锡预热到一定温度后再进行激光焊接。

优化焊接工艺和环境

控制焊接速度：根据焊件的复杂程度和焊料的熔化特性，合理调整焊接速度。例如，在焊接有多个引脚的芯片时，适当放慢焊接速度，让焊锡有足够的时间均匀熔化和流动，避免焊锡被快速推动而飞溅。

调整保护气体流量：合理设置保护气体的流量，以既能有效防止焊锡氧化又不会对焊锡产生较大冲击力为原则。通过实验确定最佳流量，例如，在焊接贵金属焊件时，使用氩气作为保护气体，通过逐步调整流量，观察焊锡的状态，找到合适的流量范围。

清洁焊件表面：在焊接前，彻底清洁焊件表面，去除油污、水分和其他污染物。可以使用化学清洗剂(如酒精、丙酮等)进行清洗，或者采用物理方法(如超声波清洗)来确保焊件表面干净整洁，减少因表面污染物汽化导致的焊锡飞溅。