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激光錫焊

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激光焊錫中虛焊是什么產(chǎn)生的?應(yīng)該怎么解決?

激光焊錫是發(fā)展的非常成熟的一種焊接技術(shù),但是在一些參數(shù)控制不好的情況下,依然會(huì)產(chǎn)生一些焊接問題,比如說虛焊的問題。松盛光電來給大家介紹一下激光錫焊中虛焊問題產(chǎn)生的原因及其解決方案。

什么是虛焊?

虛焊是指在焊接過程中,焊料與焊件表面沒有形成良好的金屬間化合物,只是簡單地依附在焊件表面,從外觀上看似乎已經(jīng)焊接,但實(shí)際上焊接點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能都不能滿足要求。

虛焊會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品的可靠性降低。在機(jī)械方面,虛焊的焊點(diǎn)可能無法承受正常的應(yīng)力,容易在產(chǎn)品的使用、運(yùn)輸過程中出現(xiàn)焊點(diǎn)脫落的情況。在電氣方面,虛焊會(huì)使電路的連接電阻增大,可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸不暢、發(fā)熱嚴(yán)重,甚至引起斷路,使整個(gè)電子設(shè)備出現(xiàn)故障。

產(chǎn)生虛焊的原因是什么?

材料方面

焊件表面處理不佳

焊件表面如果存在油污、氧化層等污染物,會(huì)阻礙焊料與焊件之間的良好接觸。例如,在電子元器件引腳表面如果有一層薄薄的油污,激光錫焊過程中,焊料很難與引腳的金屬表面真正融合,就容易形成虛焊。

氧化層的存在也會(huì)產(chǎn)生類似問題。像銅引腳在空氣中容易氧化生成氧化銅,其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,激光產(chǎn)生的熱量可能無法有效破壞氧化層,使焊錫不能與銅良好結(jié)合。

焊料質(zhì)量問題

焊料的純度、成分不符合要求可能導(dǎo)致虛焊。例如,錫鉛焊料中如果雜質(zhì)含量過高,會(huì)影響焊料的流動(dòng)性和潤濕性。當(dāng)雜質(zhì)使焊料的熔點(diǎn)升高或降低其表面張力時(shí),在激光焊接過程中,焊料就不能很好地在焊件表面鋪展,從而產(chǎn)生虛焊。

設(shè)備參數(shù)方面

激光功率不合適

激光功率過低時(shí),焊料不能充分熔化。比如,在焊接一些小型精密電子元件時(shí),需要精確控制激光功率。如果功率不足,焊料只是部分熔化,無法與焊件形成有效的金屬間化合物,導(dǎo)致虛焊。

激光功率過高可能會(huì)使焊料過度飛濺或者焊件表面金屬被過度熔化、氧化,也不利于良好焊接。例如,在焊接印刷電路板(PCB)時(shí),過高的激光功率可能會(huì)損壞電路板的銅箔線路,同時(shí)使焊料飛濺到周圍區(qū)域,而焊點(diǎn)處焊料不足,產(chǎn)生虛焊。

焊接時(shí)間不合理

焊接時(shí)間過短,焊料不能完全熔化和潤濕焊件。例如,對(duì)于較厚的焊件或者焊點(diǎn),如果激光作用時(shí)間不夠,焊料內(nèi)部還未完全熔化就結(jié)束焊接,就會(huì)出現(xiàn)虛焊。

焊接時(shí)間過長可能導(dǎo)致焊料過度氧化、蒸發(fā)或者焊件變形等問題。以焊接一個(gè)帶有塑料外殼的電子元件為例,過長時(shí)間的激光作用可能會(huì)使塑料外殼受熱變形,同時(shí)焊料質(zhì)量下降,產(chǎn)生虛焊。

工藝操作方面

焊件之間的配合間隙不當(dāng)

當(dāng)焊件之間的間隙過大時(shí),焊料難以填充整個(gè)間隙。例如,在將一個(gè)芯片焊接到 PCB 板上時(shí),如果芯片引腳與 PCB 板焊盤之間的間隙過大,激光焊接過程中,焊料不能充分填充間隙,導(dǎo)致虛焊。

間隙過小也會(huì)有問題,可能會(huì)使焊料無法正常流動(dòng)到焊接部位,或者在焊接過程中產(chǎn)生氣泡,影響焊接質(zhì)量。

焊接位置不準(zhǔn)確

如果激光照射位置偏離了焊接區(qū)域的中心或者關(guān)鍵部位,會(huì)導(dǎo)致焊料熔化不均勻。例如,在焊接微小的 BGA(球柵陣列)封裝芯片時(shí),激光需要精確對(duì)準(zhǔn)芯片的焊點(diǎn),如果稍有偏差,就可能使部分焊點(diǎn)虛焊。

發(fā)生虛焊的問題該怎么辦?

材料處理

對(duì)焊件表面進(jìn)行清潔和預(yù)處理是關(guān)鍵??梢允褂没瘜W(xué)試劑(如酒精、助焊劑等)清洗焊件表面的油污,采用機(jī)械打磨或化學(xué)方法去除氧化層。例如,在焊接前,用砂紙輕輕打磨銅引腳表面,然后用酒精清洗,這樣可以有效提高焊件表面的可焊性。

選擇質(zhì)量合格的焊料,確保焊料的純度、成分和性能符合焊接要求。

設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)焊件的材料、尺寸等因素,精確調(diào)整激光功率和焊接時(shí)間??梢酝ㄟ^實(shí)驗(yàn)和工藝優(yōu)化來確定最佳的參數(shù)組合。例如,對(duì)于不同厚度的銅箔電路板,先進(jìn)行小批量的試焊,根據(jù)試焊結(jié)果調(diào)整激光功率和焊接時(shí)間,直到獲得良好的焊接效果。

工藝改進(jìn)

控制焊件之間的配合間隙在合理范圍內(nèi)。在設(shè)計(jì)和制造過程中,對(duì)元器件引腳與焊盤的尺寸公差進(jìn)行嚴(yán)格控制。例如,在生產(chǎn) PCB 板時(shí),確保焊盤的尺寸精度,使芯片引腳能夠與焊盤有合適的間隙。

采用高精度的定位設(shè)備和焊接工裝,保證激光焊接位置的準(zhǔn)確性。例如,使用視覺定位系統(tǒng),在焊接前對(duì)焊接位置進(jìn)行精確校準(zhǔn),確保激光能夠準(zhǔn)確照射到焊點(diǎn)上。


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