激光錫焊的應用行業(yè)非常廣泛,已經(jīng)相當成熟了,但是實際的生產(chǎn)工藝中,難免會出現(xiàn)一些難以預料到的問題,比如焊接點不飽滿。松盛光電在激光錫焊領域有十多年的積累,分享在激光錫焊中產(chǎn)生焊點不飽滿的可能原因及相應的解決方案。
產(chǎn)生焊點不飽滿的原因有哪些
(一)焊料因素
焊料量不足
送料問題:在激光錫焊過程中,如果是采用自動送料裝置,如焊料膏的印刷設備或者絲狀焊料的送料機構出現(xiàn)故障,就會導致焊料供應不及時或量不夠。例如,焊料膏印刷機的模板堵塞或者絲狀焊料的送料電機轉速異常,使得在焊接時沒有足夠的焊料來形成飽滿的焊點。
焊料形狀和尺寸不合適:對于一些特殊形狀的焊件,焊料的形狀和尺寸可能會影響焊點的飽滿程度。例如,使用的焊錫顆粒過大,在激光熔化過程中,可能無法充分填充焊件之間的間隙;或者絲狀焊料的直徑過粗,不能很好地適應精細焊接的需求,導致焊點局部缺少焊料。
焊料特性不良
流動性差:焊料本身的流動性是影響焊點飽滿度的關鍵因素。如果焊料的成分不符合要求或者含有雜質(zhì),其流動性就會受到影響。例如,焊料中錫的含量過低,鉛的含量過高,可能會導致焊料在熔化后變得粘稠,難以在焊件表面順利流動,從而無法填充整個焊接區(qū)域,使焊點不飽滿。
潤濕性不佳:潤濕性是指焊料在焊件表面鋪展的能力。當焊料的潤濕性不好時,它不能很好地與焊件表面接觸并鋪展。比如,焊料與焊件之間的表面張力不匹配,可能是由于焊件表面有油污、氧化層等污染物,或者焊料自身的配方問題,導致焊料在焊件表面呈球狀而不能充分鋪展,使焊點不飽滿。
(二)焊接參數(shù)因素
激光功率不足
激光功率過低會導致焊料不能充分熔化。例如,在焊接多層電路板或者較厚的焊件時,需要足夠的激光能量來使焊料熔化并滲透到各個連接部位。如果激光功率不夠,焊料只是表面部分熔化,無法形成足夠的液態(tài)焊料來填充焊接區(qū)域,導致焊點不飽滿。
焊接時間過短
焊接時間過短使得焊料沒有足夠的時間來熔化和流動。例如,在焊接一些微小的電子元件時,如 0.4mm 間距的芯片引腳,如果激光作用時間太短,焊料內(nèi)部還沒有完全熔化就已經(jīng)結束焊接,無法在引腳和焊盤之間形成飽滿的焊點。
焊接速度過快
當焊接速度太快時,焊料在每個焊接點的停留時間過短。就像用畫筆快速涂抹顏料,顏料還沒來得及填滿整個區(qū)域就被移走了。在這種情況下,焊料不能充分填充焊件之間的間隙,導致焊點不飽滿。
(三)焊件因素
焊件表面狀態(tài)不佳
焊件表面如果存在油污、氧化層、水分等污染物,會影響焊料的潤濕性和流動性。例如,在焊接汽車電子部件時,部件表面可能會殘留一些油污,這些油污會阻止焊料在焊件表面的鋪展,使焊點不飽滿。
焊件表面的粗糙度也會對焊點飽滿度產(chǎn)生影響。如果焊件表面過于粗糙,焊料在流動過程中可能會被凹凸不平的表面阻擋,無法均勻地填充整個焊接區(qū)域,從而導致焊點不飽滿。
焊點不飽滿問題應該如何解決?
(一)優(yōu)化焊料相關因素
確保焊料供應正常
檢查和維護送料裝置:對于自動送料設備,定期進行檢查和維護。例如,清理焊料膏印刷設備的模板,確保模板的網(wǎng)孔暢通,使焊料膏能夠均勻地印刷到焊件上;檢查絲狀焊料的送料機構,保證送料電機的正常運轉和送料速度的穩(wěn)定。
選擇合適的焊料形狀和尺寸:根據(jù)焊件的具體情況,選擇合適形狀和尺寸的焊料。例如,對于精細的電子元件焊接,使用顆粒較小的焊料膏或者較細的絲狀焊料,以確保焊料能夠充分填充焊接區(qū)域。
提高焊料質(zhì)量
選擇優(yōu)質(zhì)焊料:選用純度高、流動性好、潤濕性強的焊料。例如,在高精度電子設備焊接中,選擇符合行業(yè)標準的無鉛焊料,其成分經(jīng)過精確調(diào)配,能夠在熔化后很好地在焊件表面流動和鋪展,有助于形成飽滿的焊點。
添加合適的助焊劑:助焊劑可以改善焊料的流動性和潤濕性。在焊接前,可以在焊件表面涂抹適量的助焊劑。例如,對于表面容易氧化的銅焊件,使用含有活性成分的助焊劑,能夠去除氧化層并提高焊料在焊件表面的鋪展能力,從而改善焊點的飽滿度。
(二)調(diào)整焊接參數(shù)
增加激光功率
根據(jù)焊件的材料、厚度等因素,適當增加激光功率。但要注意避免功率過高導致焊料飛濺等其他問題。可以通過試驗來確定最佳的激光功率,例如,在焊接一定厚度的電路板時,從較低的功率開始逐漸增加,觀察焊點的飽滿度和其他焊接質(zhì)量指標,找到合適的功率范圍。
延長焊接時間
合理延長焊接時間,讓焊料有足夠的時間熔化和流動。在延長焊接時間的同時,也要注意防止焊料過度熔化、氧化或者焊件因長時間受熱而損壞。例如,對于一些對溫度敏感的元件,在延長焊接時間時,需要控制好溫度上升的幅度,可以通過調(diào)整激光功率和時間的組合來實現(xiàn)。
控制焊接速度
放慢焊接速度,使焊料在每個焊接點有足夠的時間來填充焊件之間的間隙。但焊接速度也不能過慢,否則會影響生產(chǎn)效率。需要根據(jù)焊件的復雜程度、焊料的特性等因素來確定合適的焊接速度。例如,在焊接有多條引腳的芯片時,適當放慢焊接速度,確保焊料能夠在引腳和焊盤之間形成飽滿的焊點。
(三)改善焊件表面狀態(tài)
清潔焊件表面
在焊接前,使用合適的清潔劑徹底清潔焊件表面。例如,用酒精、丙酮等有機溶劑清洗焊件表面的油污;對于氧化層,可以使用機械打磨或者化學方法去除。例如,對于銅焊件表面的氧化銅,可以用砂紙輕輕打磨,然后用酒精清洗,以提高焊件表面的可焊性,使焊料能夠更好地在焊件表面鋪展,從而改善焊點的飽滿度。
改善焊件表面粗糙度:如果焊件表面過于粗糙,可以通過一些加工手段使其表面更加平整。例如,對焊件表面進行拋光處理,或者在設計和制造過程中,控制焊件表面的加工精度,使其粗糙度在合適的范圍內(nèi),有利于焊料的流動和填充,形成飽滿的焊點。
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