激光锡焊中焊点的形成过程是怎样的

焊锡丝的焊点是经过对焊件(被焊金属或称母材)界面的表面清洁、加热、润湿、扩散和溶解、冷却凝固几个阶段。简单说来，焊锡丝焊点的生产包括焊料的润湿过程、焊料与被焊面之间的选择性扩散以及金属间化合物生产的合金化过程。其中最为关键的就是焊料对母材(被焊面)润湿的过程，也就是焊料原子在热以及助焊剂的帮助下达到与母材原子相互作用的距离的过程，为接下来的一步焊料中的原子与母材中的原子相互扩散做好准备。松盛光电来给大家介绍焊点形成分为哪几个步骤。

激光加热阶段

当激光束照射到焊锡丝和焊接部位时，激光的能量被焊锡丝和被焊接的工件吸收。激光能量主要通过热传导的方式传递。例如，在焊接电子元件引脚和电路板焊盘时，激光束聚焦在引脚和焊盘之间的焊锡丝上，由于焊锡丝和金属引脚、焊盘对激光有较高的吸收率，它们的温度开始升高。

这个阶段的升温速度取决于激光功率、光斑尺寸和材料的光学及热学性质。如果激光功率高、光斑尺寸小，且材料对激光吸收良好，那么温度上升会非常迅速。以常用的锡银铜合金焊锡丝为例，在足够高的激光功率下，其温度能在几毫秒内上升到熔点以上。

焊锡熔化阶段

随着温度的升高，焊锡丝达到熔点后开始熔化。熔化过程是从焊锡丝与激光束接触最紧密的部分开始的，逐渐向周围扩散。例如，对于直径为 0.8mm 的焊锡丝，在激光照射下，其中心部分首先熔化，然后液态锡在表面张力和重力的共同作用下，向周围流动，包裹住被焊接的引脚或其他金属部件。

此时，焊锡内部的助焊剂也开始发挥作用。助焊剂会在熔化的焊锡中分解并去除焊接表面的氧化物。比如，松香基助焊剂会在高温下分解，产生的活性成分能够与金属表面的氧化物反应，使焊接表面更加清洁，有利于焊锡与被焊接部件的良好结合。

浸润和融合阶段

熔化的焊锡会在被焊接部件表面浸润。浸润程度与焊锡的表面张力、被焊接部件的表面能以及助焊剂的性能等因素有关。例如，在焊接铜质引脚时，液态锡会在引脚表面铺展开来，这是因为铜的表面能较高，能够使液态锡很好地浸润。

随着液态锡的流动，它会与被焊接部件的金属原子相互扩散。这种扩散过程是在原子尺度上进行的，在界面处，锡原子会向被焊接部件的金属晶格中扩散，同时被焊接部件的金属原子也会向液态锡中扩散。例如，在焊接不锈钢部件时，锡原子会向不锈钢的晶格间隙扩散，从而形成一个冶金结合的过渡区域，这个过程持续时间一般在几毫秒到几十毫秒不等。

凝固阶段

当激光停止照射或者激光能量降低到不足以维持焊锡的熔化状态时，焊锡开始凝固。凝固过程是从温度较低的边缘部分向中心进行的。例如，在焊接一个小型的芯片引脚时，焊锡在引脚周围先开始凝固，然后逐渐向引脚与焊盘之间的中心区域凝固。

在凝固过程中，焊锡原子会重新排列，形成稳定的晶体结构。如果凝固速度过快，可能会产生内部应力和缺陷;而凝固速度过慢，则可能会导致焊锡过度扩散，影响焊点的形状和质量。例如，在高功率激光快速焊接后，焊锡快速凝固，可能会在焊点内部产生微小的裂纹;而如果凝固过程过慢，在焊接一些对尺寸精度要求高的部件时，可能会出现焊锡溢出等问题。

焊点形成和稳定阶段

焊锡完全凝固后，就形成了一个完整的焊点。这个焊点的形状、大小和质量取决于前面几个阶段的各种因素，如激光功率、焊接时间、焊锡丝的用量、被焊接部件的形状和表面状态等。例如，一个良好的焊点应该是光滑、饱满的，并且与被焊接部件之间有良好的电气连接和机械连接。

焊点形成后，在后续的使用过程中，它需要保持稳定。这要求焊点内部的结构合理，没有明显的缺陷，并且能够承受一定的机械应力和热应力。例如，在电子产品的使用过程中，焊点要能够承受电路板在开机和关机过程中的热循环，以及在运输和使用过程中的机械振动等。