激光錫焊中焊點的形成過程是怎樣的

焊錫絲的焊點是經(jīng)過對焊件(被焊金屬或稱母材)界面的表面清潔、加熱、潤濕、擴散和溶解、冷卻凝固幾個階段。簡單說來，焊錫絲焊點的生產(chǎn)包括焊料的潤濕過程、焊料與被焊面之間的選擇性擴散以及金屬間化合物生產(chǎn)的合金化過程。其中最為關(guān)鍵的就是焊料對母材(被焊面)潤濕的過程，也就是焊料原子在熱以及助焊劑的幫助下達到與母材原子相互作用的距離的過程，為接下來的一步焊料中的原子與母材中的原子相互擴散做好準(zhǔn)備。松盛光電來給大家介紹焊點形成分為哪幾個步驟。

激光加熱階段

當(dāng)激光束照射到焊錫絲和焊接部位時，激光的能量被焊錫絲和被焊接的工件吸收。激光能量主要通過熱傳導(dǎo)的方式傳遞。例如，在焊接電子元件引腳和電路板焊盤時，激光束聚焦在引腳和焊盤之間的焊錫絲上，由于焊錫絲和金屬引腳、焊盤對激光有較高的吸收率，它們的溫度開始升高。

這個階段的升溫速度取決于激光功率、光斑尺寸和材料的光學(xué)及熱學(xué)性質(zhì)。如果激光功率高、光斑尺寸小，且材料對激光吸收良好，那么溫度上升會非常迅速。以常用的錫銀銅合金焊錫絲為例，在足夠高的激光功率下，其溫度能在幾毫秒內(nèi)上升到熔點以上。

焊錫熔化階段

隨著溫度的升高，焊錫絲達到熔點后開始熔化。熔化過程是從焊錫絲與激光束接觸最緊密的部分開始的，逐漸向周圍擴散。例如，對于直徑為 0.8mm 的焊錫絲，在激光照射下，其中心部分首先熔化，然后液態(tài)錫在表面張力和重力的共同作用下，向周圍流動，包裹住被焊接的引腳或其他金屬部件。

此時，焊錫內(nèi)部的助焊劑也開始發(fā)揮作用。助焊劑會在熔化的焊錫中分解并去除焊接表面的氧化物。比如，松香基助焊劑會在高溫下分解，產(chǎn)生的活性成分能夠與金屬表面的氧化物反應(yīng)，使焊接表面更加清潔，有利于焊錫與被焊接部件的良好結(jié)合。

浸潤和融合階段

熔化的焊錫會在被焊接部件表面浸潤。浸潤程度與焊錫的表面張力、被焊接部件的表面能以及助焊劑的性能等因素有關(guān)。例如，在焊接銅質(zhì)引腳時，液態(tài)錫會在引腳表面鋪展開來，這是因為銅的表面能較高，能夠使液態(tài)錫很好地浸潤。

隨著液態(tài)錫的流動，它會與被焊接部件的金屬原子相互擴散。這種擴散過程是在原子尺度上進行的，在界面處，錫原子會向被焊接部件的金屬晶格中擴散，同時被焊接部件的金屬原子也會向液態(tài)錫中擴散。例如，在焊接不銹鋼部件時，錫原子會向不銹鋼的晶格間隙擴散，從而形成一個冶金結(jié)合的過渡區(qū)域，這個過程持續(xù)時間一般在幾毫秒到幾十毫秒不等。

凝固階段

當(dāng)激光停止照射或者激光能量降低到不足以維持焊錫的熔化狀態(tài)時，焊錫開始凝固。凝固過程是從溫度較低的邊緣部分向中心進行的。例如，在焊接一個小型的芯片引腳時，焊錫在引腳周圍先開始凝固，然后逐漸向引腳與焊盤之間的中心區(qū)域凝固。

在凝固過程中，焊錫原子會重新排列，形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。如果凝固速度過快，可能會產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力和缺陷;而凝固速度過慢，則可能會導(dǎo)致焊錫過度擴散，影響焊點的形狀和質(zhì)量。例如，在高功率激光快速焊接后，焊錫快速凝固，可能會在焊點內(nèi)部產(chǎn)生微小的裂紋;而如果凝固過程過慢，在焊接一些對尺寸精度要求高的部件時，可能會出現(xiàn)焊錫溢出等問題。

焊點形成和穩(wěn)定階段

焊錫完全凝固后，就形成了一個完整的焊點。這個焊點的形狀、大小和質(zhì)量取決于前面幾個階段的各種因素，如激光功率、焊接時間、焊錫絲的用量、被焊接部件的形狀和表面狀態(tài)等。例如，一個良好的焊點應(yīng)該是光滑、飽滿的，并且與被焊接部件之間有良好的電氣連接和機械連接。

焊點形成后，在后續(xù)的使用過程中，它需要保持穩(wěn)定。這要求焊點內(nèi)部的結(jié)構(gòu)合理，沒有明顯的缺陷，并且能夠承受一定的機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。例如，在電子產(chǎn)品的使用過程中，焊點要能夠承受電路板在開機和關(guān)機過程中的熱循環(huán)，以及在運輸和使用過程中的機械振動等。