激光錫焊過程中產(chǎn)生小錫珠(或稱錫球、焊料飛濺)是電子封裝中的常見缺陷，不僅影響焊點美觀性，還可能引發(fā)電路短路、電氣性能下降等可靠性問題。其成因涉及材料、工藝參數(shù)、環(huán)境控制等多方面因素，需系統(tǒng)性優(yōu)化解決。松盛光電帶來詳細原因分析及對應(yīng)解決方案：

一、小錫珠產(chǎn)生的主要原因

 

1. 溫度控制不當

 

激光能量過高或升溫過快：局部溫度驟升導致錫膏熔融速度過快，溶劑和助焊劑瞬間氣化膨脹，將熔融焊料炸裂形成飛濺。

 

預熱不足：基板或焊膏未充分預熱，焊接時受熱不均，內(nèi)部揮發(fā)物快速逸出引發(fā)爆錫現(xiàn)象。

 

2. 助焊劑與溶劑特性缺陷

 

助焊劑活性不匹配：活性過強時易產(chǎn)生過多氣體;活性不足則無法有效去除氧化層，導致焊料潤濕不良而飛濺。

 

溶劑氣化行為失控：低沸點溶劑在低溫階段大量氣化，或溶劑含量過高，均會加劇焊料噴濺。

 

3. 焊膏材料與特性問題

 

粘度不足：粘度低于60 Pa·s時，焊膏抗飛濺能力顯著下降，更易形成大尺寸錫珠。

 

錫粉顆粒過細或分布不均：微粉(<20 μm)含量高時，易在熔化時團聚成珠。

 

焊膏氧化或受潮：暴露于潮濕環(huán)境后，水分在高溫下汽化引發(fā)炸錫。

 

4. 基板與污染因素

 

焊盤氧化或污染：油脂、灰塵等污染物阻礙焊料鋪展，導致熔融焊料收縮成珠。

 

模板印刷缺陷：鋼網(wǎng)與焊盤對位偏移、刮刀壓力過大導致錫膏外溢，回流后形成錫珠。

 

5. 工藝參數(shù)與設(shè)備匹配性差

 

激光聚焦精度不足：光斑偏移或能量分布不均，造成局部過熱。

 

缺乏飛濺攔截設(shè)計：傳統(tǒng)開放式焊接中爆錫產(chǎn)生的小錫珠直接濺落至基板。

二、系統(tǒng)性解決方案

 

1. 優(yōu)化焊接參數(shù)與溫度曲線

 

分段控溫：

 

預熱階段：控制升溫速率在 1~2℃/s，使溶劑逐步揮發(fā)(160℃以下區(qū)域)。

 

焊接階段：采用恒溫激光功率(如Sn58Bi焊膏推薦1W功率+300ms時長)，避免峰值過高。

 

實時溫度反饋：集成紅外測溫系統(tǒng)(如PID閉環(huán)控制)，動態(tài)調(diào)節(jié)激光功率以穩(wěn)定熔池溫度。

 

2. 材料選擇與處理

 

焊膏特性優(yōu)化：

 

選擇高粘度焊膏(>60 Pa·s)，顯著減少錫珠概率。

 

選用高沸點溶劑(如松香型)及緩釋型活性劑，降低氣化沖擊。

 

嚴格物料管理：

 

錫膏存儲環(huán)境濕度控制在40~60%RH，使用前回溫并攪拌。

 

基板貼裝前清潔并烘干(120℃/2小時)，去除氧化層與濕氣。

 

3. 工藝過程控制

 

階梯式激光溫度曲線：初始低功率預熱焊膏，再階梯升至焊接溫度，避免熱沖擊。

 

點錫工藝校準：確保點膠閥與焊盤100%對位，點錫量適中(以錫膏均勻覆蓋為基準)。

 

4. 設(shè)備與結(jié)構(gòu)改進

 

加裝焊接防護罩：

 

采用封閉式噴嘴設(shè)計(如U型/腰圓形入料口)，將錫絲導入防護罩內(nèi)熔化，物理攔截飛濺錫珠。

 

防護罩內(nèi)壁設(shè)計為錐形引導段，聚攏激光束并回收飛濺物。

 

高精度定位系統(tǒng)：

 

集成CCD視覺定位+六軸平臺，確保激光光斑與焊點精確重合(誤差<±10μm)。

 

5. 環(huán)境與操作規(guī)范

 

車間環(huán)境控制：溫度22~28℃、濕度40~60%，減少環(huán)境波動影響。

 

焊后清潔與檢測：采用AOI(自動光學檢測)篩查錫珠，對殘留區(qū)域進行局部清洗或返修。

 

三、總結(jié)

 

激光錫焊的小錫珠問題需從材料-工藝-設(shè)備-環(huán)境四維度協(xié)同優(yōu)化：

 

材料端：優(yōu)選高粘度、高沸點溶劑的焊膏，嚴格管控來料狀態(tài);

 

工藝端：采用分段控溫曲線，結(jié)合精密點錫技術(shù);

 

設(shè)備端：集成防護罩攔截飛濺，通過CCD視覺與溫控系統(tǒng)提升定位和熱管理精度;

 

環(huán)境端：穩(wěn)定溫濕度，焊后加強檢測與清潔。

 

通過上述措施，可顯著降低錫珠率(實測可達<5%)，提升微焊點可靠性。對于高精密場景，建議采用恒溫激光焊接設(shè)備(如集成紅外反饋+雙Y軸平臺)，實現(xiàn)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。

松盛光電恒溫激光焊錫機優(yōu)勢

 

1.帶溫度反饋半導體激光焊接系統(tǒng)：溫度反饋的功能可對焊接進行溫度控制，可以對直徑0.3-1.5mm的微小區(qū)域進行溫度監(jiān)測;焊點溫度100-600 ℃連續(xù)可調(diào);精確控溫，誤差<3 ℃。

 

2.多工位焊接系統(tǒng)：基于六軸高精度多工位的激光焊接系統(tǒng)，可實現(xiàn)視覺定位及點錫膏與激光焊接進行工作，效率提升20%以上，大幅度提高設(shè)備的制造產(chǎn)能。

 

3.點錫機構(gòu)：高精度點錫膏機構(gòu)，通過程序設(shè)置，可以精確控制錫量大小，錫量控制精度可達±0.02g。

 

4.視覺定位系統(tǒng)：采用圖像自動捕捉自定義焊接軌跡，可對同一產(chǎn)品上多個不同特征點進行采集，大幅提高加工效率和精度。

 

5.同軸運動系統(tǒng)：激光、CCD、測溫、指示光四點同軸，避免復雜的光學對光調(diào)試，有效提高焊接效率。