激光錫焊過(guò)程中產(chǎn)生小錫珠(或稱(chēng)錫球、焊料飛濺)是電子封裝中的常見(jiàn)缺陷，不僅影響焊點(diǎn)美觀性，還可能引發(fā)電路短路、電氣性能下降等可靠性問(wèn)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?xún)?yōu)化解決。松盛光電帶來(lái)詳細(xì)原因分析及對(duì)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(dāng)

 

激光能量過(guò)高或升溫過(guò)快：局部溫度驟升導(dǎo)致錫膏熔融速度過(guò)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(yù)熱不足：基板或焊膏未充分預(yù)熱，焊接時(shí)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(guò)強(qiáng)時(shí)易產(chǎn)生過(guò)多氣體;活性不足則無(wú)法有效去除氧化層，導(dǎo)致焊料潤(rùn)濕不良而飛濺。

 

溶劑氣化行為失控：低沸點(diǎn)溶劑在低溫階段大量氣化，或溶劑含量過(guò)高，均會(huì)加劇焊料噴濺。

 

3. 焊膏材料與特性問(wèn)題

 

粘度不足：粘度低于60 Pa·s時(shí)，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(guò)細(xì)或分布不均：微粉(<20 μm)含量高時(shí)，易在熔化時(shí)團(tuán)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(pán)氧化或污染：油脂、灰塵等污染物阻礙焊料鋪展，導(dǎo)致熔融焊料收縮成珠。

 

模板印刷缺陷：鋼網(wǎng)與焊盤(pán)對(duì)位偏移、刮刀壓力過(guò)大導(dǎo)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(guò)熱。

 

缺乏飛濺攔截設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)開(kāi)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(xiàn)

 

分段控溫：

 

預(yù)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(shí)長(zhǎng))，避免峰值過(guò)高。

 

實(shí)時(shí)溫度反饋：集成紅外測(cè)溫系統(tǒng)(如PID閉環(huán)控制)，動(dòng)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?xún)?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(diǎn)溶劑(如松香型)及緩釋型活性劑，降低氣化沖擊。

 

嚴(yán)格物料管理：

 

錫膏存儲(chǔ)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(shí))，去除氧化層與濕氣。

 

3. 工藝過(guò)程控制

 

階梯式激光溫度曲線(xiàn)：初始低功率預(yù)熱焊膏，再階梯升至焊接溫度，避免熱沖擊。

 

點(diǎn)錫工藝校準(zhǔn)：確保點(diǎn)膠閥與焊盤(pán)100%對(duì)位，點(diǎn)錫量適中(以錫膏均勻覆蓋為基準(zhǔn))。

 

4. 設(shè)備與結(jié)構(gòu)改進(jìn)

 

加裝焊接防護(hù)罩：

 

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

 

防護(hù)罩內(nèi)壁設(shè)計(jì)為錐形引導(dǎo)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(jué)定位+六軸平臺(tái)，確保激光光斑與焊點(diǎn)精確重合(誤差<±10μm)。

 

5. 環(huán)境與操作規(guī)范

 

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

 

焊后清潔與檢測(cè)：采用AOI(自動(dòng)光學(xué)檢測(cè))篩查錫珠，對(duì)殘留區(qū)域進(jìn)行局部清洗或返修。

 

三、總結(jié)

 

激光錫焊的小錫珠問(wèn)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(diǎn)溶劑的焊膏，嚴(yán)格管控來(lái)料狀態(tài);

 

工藝端：采用分段控溫曲線(xiàn)，結(jié)合精密點(diǎn)錫技術(shù);

 

設(shè)備端：集成防護(hù)罩?jǐn)r截飛濺，通過(guò)CCD視覺(jué)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(qiáng)檢測(cè)與清潔。

 

通過(guò)上述措施，可顯著降低錫珠率(實(shí)測(cè)可達(dá)<5%)，提升微焊點(diǎn)可靠性。對(duì)于高精密場(chǎng)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(tái))，實(shí)現(xiàn)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。

松盛光電恒溫激光焊錫機(jī)優(yōu)勢(shì)

 

1.帶溫度反饋半導(dǎo)體激光焊接系統(tǒng)：溫度反饋的功能可對(duì)焊接進(jìn)行溫度控制，可以對(duì)直徑0.3-1.5mm的微小區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè);焊點(diǎn)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(shí)現(xiàn)視覺(jué)定位及點(diǎn)錫膏與激光焊接進(jìn)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(diǎn)錫機(jī)構(gòu)：高精度點(diǎn)錫膏機(jī)構(gòu)，通過(guò)程序設(shè)置，可以精確控制錫量大小，錫量控制精度可達(dá)±0.02g。

 

4.視覺(jué)定位系統(tǒng)：采用圖像自動(dòng)捕捉自定義焊接軌跡，可對(duì)同一產(chǎn)品上多個(gè)不同特征點(diǎn)進(jìn)行采集，大幅提高加工效率和精度。

 

5.同軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)：激光、CCD、測(cè)溫、指示光四點(diǎn)同軸，避免復(fù)雜的光學(xué)對(duì)光調(diào)試，有效提高焊接效率。