激光焊接怎么選吹氣方式？同軸和側(cè)吹用哪個(gè)？

在激光錫焊技術(shù)向精密化、微小化方向快速演進(jìn)的今天，保護(hù)氣的應(yīng)用已成為影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。隨著電子產(chǎn)品集成度持續(xù)提升，最小焊盤尺寸降至 0.15mm、間距僅 0.25mm 的精密焊接場(chǎng)景日益普遍，保護(hù)氣不僅要實(shí)現(xiàn)防氧化、穩(wěn)成型的基礎(chǔ)功能，更需適配微小空間操作、非接觸式焊接的特殊需求。錯(cuò)誤的用氣選擇 —— 無論是氣體種類、流量參數(shù)還是吹氣方式，都可能導(dǎo)致焊縫氧化、氣孔、錫球飛濺等缺陷，直接拉低焊接良率。作為深耕激光錫球焊領(lǐng)域二十余年的技術(shù)領(lǐng)航者，松盛光電結(jié)合自主研發(fā)的激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)(單工位)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)解析激光焊接的 “用氣之道”，重點(diǎn)對(duì)比側(cè)吹與同軸吹氣的適配場(chǎng)景，為精密制造企業(yè)提供專業(yè)選型參考。

一、保護(hù)氣的核心價(jià)值：精密焊接的 “隱形保障”

在激光錫焊過程中，保護(hù)氣的作用遠(yuǎn)不止 “隔絕空氣”，其對(duì)焊接質(zhì)量的影響貫穿錫球熔化、潤濕、凝固全流程，尤其在無助焊劑、微小間距的精密場(chǎng)景中，更是決定良率的核心因素。

保護(hù)氣的首要核心價(jià)值是抑制氧化。激光焊接時(shí)，錫料(如 SAC305 無鉛錫料)與基材(銅、鎳等)在高溫下極易與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成 SnO?、CuO 等氧化膜，這些氧化膜會(huì)阻礙錫料潤濕焊盤，導(dǎo)致虛焊、焊點(diǎn)表面粗糙等問題。松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)采用 “無需助焊劑” 的清潔設(shè)計(jì)，缺乏助焊劑的脫氧作用，因此對(duì)保護(hù)氣的防氧化能力提出更高要求 —— 通過持續(xù)穩(wěn)定的氣體覆蓋，將焊接區(qū)域氧含量控制在 30ppm 以下，可有效避免氧化膜生成，確保焊縫光潔平滑。

其次，保護(hù)氣能穩(wěn)定焊縫成型。錫料熔化后形成的熔池在表面張力作用下易出現(xiàn)收縮不均，保護(hù)氣的氣流壓力可輔助熔池均勻鋪展，減少錫球飛濺與橋連風(fēng)險(xiǎn)。在 0.25mm 窄間距焊接中，穩(wěn)定的氣流能防止熔化的錫料向相鄰引腳擴(kuò)散，這也是松盛光電激光錫球焊良率能穩(wěn)定在 99.6% 以上的關(guān)鍵因素之一。

此外，保護(hù)氣還能提升激光能量利用率。焊接過程中產(chǎn)生的金屬蒸汽與等離子云會(huì)吸收、反射激光，降低激光對(duì)錫球的加熱效率。合適的保護(hù)氣可吹散等離子云，減少激光能量損耗，尤其在焊接高反射率材質(zhì)時(shí)，這一作用更為顯著。同時(shí)，保護(hù)氣還能減少氣孔缺陷 —— 通過氣流帶走熔池中的水汽、雜質(zhì)，避免凝固后形成內(nèi)部氣孔，提升焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的致密性與機(jī)械強(qiáng)度。

值得注意的是，保護(hù)氣的作用具有 “雙向性”：流量過大可能導(dǎo)致熔池被氣流沖擊，出現(xiàn)焊縫塌陷、錫料偏移;流量過小則無法形成有效保護(hù)，導(dǎo)致氧化加劇;氣體純度不足會(huì)引入雜質(zhì)，直接影響焊點(diǎn)可靠性。因此，“精準(zhǔn)匹配” 是保護(hù)氣使用的核心原則。

二、保護(hù)氣種類選型：聚焦精密錫焊的適配性

常用的激光焊接保護(hù)氣主要有氮?dú)?N?)、氬氣(Ar)、氦氣(He)，三者的物化性質(zhì)差異顯著，適配場(chǎng)景也各有側(cè)重。松盛光電結(jié)合精密電子焊接的需求，經(jīng)過海量測(cè)試驗(yàn)證，最終選定氮?dú)庾鳛榧す忮a球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的專屬保護(hù)氣，其核心邏輯在于氮?dú)鈱?duì)精密錫焊場(chǎng)景的全方位適配。

從物化性質(zhì)來看，氮?dú)獾碾婋x能適中，在激光作用下的電離程度溫和，既能有效吹散等離子云，保障激光能量利用率(與松盛光電激光系統(tǒng) 3‰的能量穩(wěn)定限形成協(xié)同)，又不會(huì)因過度電離影響焊接穩(wěn)定性。與氬氣相比，氮?dú)獾拿芏雀m合微小空間操作 —— 氬氣密度較大，易在焊縫底部積聚，對(duì)于立體焊接或深腔焊點(diǎn)可能形成氣體殘留;而氮?dú)獾牧鲃?dòng)性更優(yōu)，能在 0.15mm 的微小焊盤周圍形成均勻保護(hù)層。與氦氣相比，氮?dú)獾某杀緝?yōu)勢(shì)極為明顯，氦氣電離能最高、防氧化效果好，但價(jià)格是氮?dú)獾臄?shù)十倍，難以滿足批量生產(chǎn)的成本控制需求，僅適用于高附加值科研產(chǎn)品，而氮?dú)饽芷胶獬杀九c性能，適配 3C 電子、車載電子等規(guī)?；a(chǎn)場(chǎng)景。

從材質(zhì)適配性來看，氮?dú)馀c精密焊接常用材質(zhì)的兼容性極佳。3C 電子、半導(dǎo)體領(lǐng)域廣泛使用的銅、鎳、不銹鋼等基材，與氮?dú)庠诤附訙囟认虏粫?huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)生成影響焊點(diǎn)性能的化合物。對(duì)于不銹鋼基材，氮?dú)膺€能略微提升焊點(diǎn)強(qiáng)度;而氬氣在焊接高導(dǎo)熱材質(zhì)時(shí)，保護(hù)效果易受氣流擾動(dòng)影響;氦氣雖兼容性好，但成本限制了其規(guī)?；瘧?yīng)用。這也印證了松盛光電選擇氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣的科學(xué)性 —— 其激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)廣泛應(yīng)用于攝像頭模組、VCM 音圈電機(jī)、MEMS 傳感器等產(chǎn)品，氮?dú)饽芡昝肋m配這些場(chǎng)景的材質(zhì)需求。

此外，氮?dú)獾墓?yīng)與使用便捷性也更符合工業(yè)生產(chǎn)需求。松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)適配的氮?dú)庖?guī)格為 0.5MPa 壓力、99.99%-99.999% 純度，這類氮?dú)庠诠I(yè)領(lǐng)域易獲取，無需特殊存儲(chǔ)條件，配合設(shè)備自帶的氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)，降低企業(yè)的供應(yīng)鏈成本。

三、側(cè)吹 vs 同軸吹氣：精密焊接的選型關(guān)鍵

保護(hù)氣的吹氣方式直接決定氣體覆蓋的均勻性與有效性，目前主流的側(cè)吹與同軸吹氣兩種方式，并無絕對(duì)優(yōu)劣之分，核心在于是否適配焊接場(chǎng)景的需求。結(jié)合激光錫球焊 “微小間距、非接觸式、高精度” 的技術(shù)特點(diǎn)，松盛光電明確選擇同軸吹氣作為激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的專屬吹氣方式，這一選擇背后是對(duì)精密焊接場(chǎng)景的深度適配。

1. 側(cè)吹：傳統(tǒng)場(chǎng)景的基礎(chǔ)選擇

側(cè)吹是指保護(hù)氣從激光頭側(cè)面的噴嘴噴出，斜向覆蓋焊接區(qū)域。其優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡單、安裝便捷，氣流方向易調(diào)整，適合焊接空間開闊、焊盤尺寸較大(≥1mm)、無遮擋的場(chǎng)景。例如，在大型金屬構(gòu)件的激光焊接中，側(cè)吹能通過調(diào)整噴嘴角度，實(shí)現(xiàn)寬范圍的氣體覆蓋，且不易受到工件結(jié)構(gòu)的阻礙。

但在精密激光錫焊場(chǎng)景中，側(cè)吹的局限性尤為明顯。首先，側(cè)吹存在保護(hù)死角 —— 對(duì)于 0.15mm 的微小焊盤，斜向氣流難以實(shí)現(xiàn)全包裹式覆蓋，焊盤邊緣易出現(xiàn)氧化;其次，側(cè)吹的氣流穩(wěn)定性較差，易受外界氣流干擾，在 0.25mm 窄間距焊接中，可能導(dǎo)致錫球飛濺或橋連;此外，側(cè)吹的氣流會(huì)對(duì)熔化的錫料產(chǎn)生側(cè)向沖擊力，影響熔池鋪展，尤其在立體焊接或深腔焊點(diǎn)中，可能導(dǎo)致焊點(diǎn)成型不規(guī)則。

2. 同軸吹氣：精密錫焊的最優(yōu)解

同軸吹氣是指保護(hù)氣從激光頭內(nèi)部噴出，與激光束同軸同步覆蓋焊接區(qū)域，形成 “環(huán)形氣流保護(hù)罩”。這種吹氣方式與松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的非接觸式、微小間距焊接需求高度契合，其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)維度：

一是保護(hù)無死角。同軸吹氣的環(huán)形氣流能從各個(gè)方向均勻包裹焊盤與錫球，尤其適配 0.15mm 最小焊盤的焊接需求，確保錫球熔化、潤濕、凝固全過程都處于氣體保護(hù)中，徹底避免局部氧化。松盛光電通過優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)，使氣流在焊接區(qū)域形成穩(wěn)定的正壓環(huán)境，氧含量可穩(wěn)定控制在 30ppm 以下，這是側(cè)吹方式難以實(shí)現(xiàn)的。

二是氣流穩(wěn)定性高。同軸吹氣的氣流方向與激光束一致，不受外界氣流干擾，且能與設(shè)備的整體大理石龍門平臺(tái)架構(gòu)形成協(xié)同 —— 大理石平臺(tái)的高穩(wěn)定性減少了設(shè)備運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，避免氣流波動(dòng)，確保在 3 球 / 秒的高速焊接中，保護(hù)氣覆蓋始終均勻。這種穩(wěn)定性在窄間距焊接中尤為重要，能有效防止錫料因氣流擾動(dòng)產(chǎn)生的橋連風(fēng)險(xiǎn)。

三是適配復(fù)雜焊接場(chǎng)景。松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)支持微小空間立體焊接，對(duì)于有遮擋、深腔等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊點(diǎn)，同軸吹氣的氣流能跟隨激光束精準(zhǔn)到達(dá)焊接位置，而側(cè)吹的氣流易被工件結(jié)構(gòu)阻擋，無法形成有效保護(hù)。例如，在 HDD(硬盤)的 HGA 組件焊接中，焊點(diǎn)被殼體遮擋，同軸吹氣能穿透狹小空間實(shí)現(xiàn)保護(hù)，側(cè)吹則因氣流受阻導(dǎo)致氧化率顯著升高。

此外，松盛光電還對(duì)同軸吹氣的參數(shù)進(jìn)行了精準(zhǔn)優(yōu)化。其激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的氮?dú)鈮毫υO(shè)定為 0.5MPa，這一參數(shù)是基于不同錫球規(guī)格(0.15mm-1.5mm)的測(cè)試結(jié)果確定的 —— 壓力過低無法有效吹散等離子云，壓力過高則會(huì)沖擊熔池。配合自主研發(fā)的噴錫球機(jī)構(gòu)，氣流能與錫球噴射精準(zhǔn)協(xié)同，既保障保護(hù)效果，又不會(huì)干擾錫球的落點(diǎn)精度(定位精度達(dá) 0.15mm)。

3. 選型原則：場(chǎng)景適配優(yōu)先

綜合來看，側(cè)吹與同軸吹氣的選型需遵循 “場(chǎng)景適配” 原則：若焊接場(chǎng)景為焊盤尺寸較大、空間開闊、對(duì)精度要求一般(如普通金屬構(gòu)件焊接)，側(cè)吹可滿足基礎(chǔ)需求;若為微小間距(≤0.25mm)、微小焊盤(≤0.15mm)、立體焊接或無助焊劑的精密場(chǎng)景(如 3C 電子、醫(yī)療電子、半導(dǎo)體焊接)，則同軸吹氣是必然選擇。

松盛光電的實(shí)踐數(shù)據(jù)也印證了這一原則：其激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)采用同軸吹氣方式，在攝像頭模組、VCM 音圈電機(jī)等精密產(chǎn)品的焊接中，氧化缺陷率控制在 0.2% 以下，遠(yuǎn)低于側(cè)吹方式的 3%-5%;在軍工電子的高可靠性焊接場(chǎng)景中，同軸吹氣帶來的穩(wěn)定保護(hù)，使焊點(diǎn)經(jīng)過 1000 次高低溫循環(huán)后無失效，滿足嚴(yán)苛的可靠性要求。

四、松盛光電的用氣解決方案：從硬件到工藝的全鏈條優(yōu)化

保護(hù)氣的正確使用不僅依賴吹氣方式的選擇，更需要設(shè)備硬件、參數(shù)匹配、工藝協(xié)同的全鏈條支撐。松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)圍繞 “氮?dú)?+ 同軸吹氣” 的核心配置，構(gòu)建了全方位的用氣解決方案，確保保護(hù)氣發(fā)揮最優(yōu)效果。

在硬件設(shè)計(jì)上，設(shè)備搭載穩(wěn)定的氮?dú)獗Ｗo(hù)系統(tǒng)，支持 99.99%-99.999% 高純度氮?dú)廨斎?，?nèi)置精密壓力調(diào)節(jié)閥，可實(shí)現(xiàn) 0.5MPa 壓力的精準(zhǔn)穩(wěn)定輸出，避免因壓力波動(dòng)影響保護(hù)效果。焊接頭采用高精密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，激光位置三軸可調(diào)，可根據(jù)焊點(diǎn)位置微調(diào)同軸吹氣的覆蓋范圍，確保氣流與焊盤精準(zhǔn)對(duì)齊。同時(shí)，焊接頭自帶清潔系統(tǒng)，能定期清理噴嘴殘留錫渣，避免氣流通道堵塞，保障氣流均勻性，噴嘴壽命可達(dá) 30-50 萬次，降低維護(hù)成本，無需拆卸即可完成清潔，大幅提升生產(chǎn)效率。

在參數(shù)匹配上，松盛光電基于 20 年 + 的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，建立了 “錫球規(guī)格 - 焊點(diǎn)尺寸 - 氣體流量” 的數(shù)據(jù)庫。例如，焊接 0.15mm 微小錫球時(shí)，匹配較低的氣流流量，避免沖擊錫球;焊接 1.5mm 大規(guī)格錫球時(shí)，適當(dāng)增大流量，確保熔池充分保護(hù)。設(shè)備的智能化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氮?dú)鈮毫εc流量，一旦出現(xiàn)異常(如壓力低于 0.4MPa)，立即暫停焊接并發(fā)出預(yù)警，避免不合格用氣導(dǎo)致批量缺陷。

在工藝協(xié)同上，保護(hù)氣系統(tǒng)與激光系統(tǒng)、供球系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)深度聯(lián)動(dòng)。激光采用分段脈沖加熱技術(shù)(預(yù)熱 - 熔化 - 冷卻)，保護(hù)氣流量也隨之動(dòng)態(tài)調(diào)整：預(yù)熱階段采用低流量，避免冷卻過快;熔化階段加大流量，抑制氧化與等離子云;冷卻階段恢復(fù)低流量，輔助焊點(diǎn)平穩(wěn)凝固。這種協(xié)同設(shè)計(jì)使保護(hù)氣的作用貫穿焊接全流程，與設(shè)備的 3‰激光能量穩(wěn)定限、0.15mm 定位精度形成合力，共同保障焊接質(zhì)量。

在實(shí)際應(yīng)用中，這一解決方案已得到充分驗(yàn)證：某醫(yī)療電子企業(yè)的傳感器焊接，通過氮?dú)?+ 同軸吹氣的組合，實(shí)現(xiàn)了無氧化、無氣孔的高潔凈焊接，順利通過 FDA 認(rèn)證;在車載電子傳感器模塊焊接中，穩(wěn)定的保護(hù)氣供應(yīng)使焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度≥1.8N/pin，滿足極端環(huán)境使用要求。

五、激光焊接用氣的常見誤區(qū)與優(yōu)化建議

結(jié)合海量項(xiàng)目實(shí)踐，松盛光電總結(jié)了激光焊接用氣的四大常見誤區(qū)，并給出針對(duì)性優(yōu)化建議，幫助企業(yè)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、提升焊接質(zhì)量。

誤區(qū)一：盲目追求高純度，忽視流量匹配。部分企業(yè)認(rèn)為氮?dú)饧兌仍礁咴胶?，卻忽略流量與焊接場(chǎng)景的適配 —— 使用 99.999% 高純度氮?dú)獾髁窟^大，導(dǎo)致熔池被沖擊，焊點(diǎn)成型不良。建議：根據(jù)焊盤尺寸與錫球規(guī)格匹配流量，無需盲目追求過高純度，99.99% 純度已能滿足多數(shù)精密場(chǎng)景需求，配合設(shè)備的氣體過濾模塊，可有效去除雜質(zhì)。

誤區(qū)二：混淆側(cè)吹與同軸吹氣的適配場(chǎng)景。在 0.25mm 窄間距焊接中仍采用側(cè)吹方式，導(dǎo)致保護(hù)死角。建議：微小間距、立體焊接、無助焊劑場(chǎng)景優(yōu)先選擇同軸吹氣;若因設(shè)備限制采用側(cè)吹，需調(diào)整噴嘴角度(與焊接面呈 30-45°)、縮短噴嘴距離(≤5mm)，并增加氣體流量補(bǔ)償保護(hù)死角，但需注意避免氣流沖擊熔池。

誤區(qū)三：忽視氣體管路的清潔與干燥。氮?dú)夤苈分袣埩舻挠臀邸⑺麜?huì)隨氣流進(jìn)入焊接區(qū)域，導(dǎo)致焊點(diǎn)氣孔。建議：定期清洗氣體管路，在管路前端加裝干燥過濾器;同時(shí)，避免管路彎折導(dǎo)致氣流不暢，影響保護(hù)效果。

誤區(qū)四：長期不維護(hù)噴嘴，導(dǎo)致氣流紊亂。焊接頭噴嘴殘留的錫渣會(huì)堵塞氣流通道，破壞環(huán)形氣流的均勻性，導(dǎo)致局部保護(hù)失效。建議：按照設(shè)備維護(hù)手冊(cè)定期清潔噴嘴，松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的焊接頭自帶清潔系統(tǒng)，操作便捷且無需拆卸，可節(jié)省維護(hù)時(shí)間;若噴嘴磨損嚴(yán)重(如使用超過 50 萬次)，需及時(shí)更換，避免影響氣流形態(tài)。

誤區(qū)五：忽視環(huán)境因素對(duì)保護(hù)氣的影響。車間溫濕度波動(dòng)過大、外界氣流干擾，會(huì)破壞保護(hù)氣的穩(wěn)定覆蓋。建議：將焊接區(qū)域的環(huán)境溫度控制在 20-25℃、濕度≤50%，避免水汽凝結(jié);在開放式車間中，可搭建簡易防護(hù)罩減少氣流干擾，松盛光電激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備一定封閉性，配合大理石平臺(tái)的高穩(wěn)定性，可減少外界環(huán)境對(duì)氣流的影響。

六、總結(jié)：精密錫焊 “用氣” 的核心邏輯 —— 適配與協(xié)同

激光焊接的 “用氣之道”，核心在于 “適配” 與 “協(xié)同”：氣體種類需適配材質(zhì)與成本需求，吹氣方式需適配焊接精度與場(chǎng)景復(fù)雜度，參數(shù)設(shè)置需適配錫球規(guī)格與焊點(diǎn)尺寸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備硬件、工藝流程、環(huán)境條件的協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

對(duì)于精密激光錫球焊而言，“氮?dú)?+ 同軸吹氣” 的組合是經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的最優(yōu)解 —— 氮?dú)馄胶饬朔姥趸Ч⒊杀九c適配性，同軸吹氣解決了微小間距、復(fù)雜場(chǎng)景的保護(hù)難題，二者的結(jié)合能最大程度發(fā)揮保護(hù)氣的核心價(jià)值。松盛光電基于這一邏輯，通過自主研發(fā)的激光錫球焊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)，將硬件設(shè)計(jì)、參數(shù)匹配、工藝協(xié)同融為一體，實(shí)現(xiàn)了 99.6% 以上的焊接良率，為 3C 電子、醫(yī)療電子、軍工電子等領(lǐng)域提供了可靠的精密焊接解決方案。