詳解無鉛錫膏的焊接溫度比有鉛錫膏高多少
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時間:2025-06-28
無鉛錫膏的焊接溫度(回流峰值溫度)通常比有鉛錫膏高25~30℃,差異需從合金熔點與實際工藝參數(shù)兩方面分析:
合金熔點的本質差異
1. 有鉛錫膏(以Sn63Pb37為例)
共晶熔點為 183℃,實際回流焊峰值溫度一般設置為 210~230℃(高于熔點27~47℃,確保焊料充分熔化并形成金屬間化合物)。
2. 無鉛錫膏(以主流SAC305為例)
共晶熔點為 217℃,實際回流峰值溫度需提升至 235~250℃(高于熔點18~33℃)。
若使用其他無鉛合金(如Sn-0.7Cu,熔點227℃),峰值溫度可能更高(240~260℃)。
溫度差異的核心原因
1. 合金成分決定熔點
鉛(Pb)的加入可降低錫合金的熔點(如Sn-Pb共晶體系熔點比純Sn低約135℃),而無鉛合金(如Sn-Ag-Cu)因不含鉛,熔點天然更高。
2. 焊接工藝的必要溫差
為保證焊料流動性和焊點可靠性,回流峰值溫度需高于熔點一定范圍(通常20~50℃)。
無鉛合金因熔點高,對應峰值溫度也需同步提升。
溫度差異對焊接工藝的影響
1. 熱應力風險增加
無鉛工藝的高溫(如245℃)可能導致:
PCB板材(FR-4)的Tg值(玻璃化轉變溫度,通常130~150℃)接近臨界值,多層板易出現(xiàn)層間分離;
熱敏元件(如LED、鉭電容)的失效率提升,某產(chǎn)線數(shù)據(jù)顯示,無鉛工藝下0603鉭電容的熱損傷率從0.3%升至1.2%。
2. 設備與工藝控制要求更高
回流爐需具備更高的溫度上限(無鉛工藝要求爐溫≥260℃,有鉛工藝≥240℃即可),且熱均勻性要求更嚴格(爐內(nèi)溫差≤5℃,有鉛工藝允許≤10℃)。
溫度曲線優(yōu)化更復雜:無鉛錫膏的液相線以上時間(TAL,217℃以上)需控制在60~90秒(有鉛為40~60秒),升溫速率需≤3℃/s(避免助焊劑爆沸)。
典型溫度曲線對比(以SAC305 vs Sn63Pb37為例)
階段 有鉛錫膏(Sn63Pb37) 無鉛錫膏(SAC305)
預熱階段 升溫至150~180℃,斜率1~2℃/s 升溫至180~200℃,斜率1~2℃/s
保溫階段 180℃左右保持60~90秒,活化助焊劑 200℃左右保持60~90秒,活化助焊劑
回流階段 峰值210~230℃,TAL(183℃以上)40~60秒 峰值235~250℃,TAL(217℃以上)60~90秒
冷卻階段 降溫速率≤4℃/s,避免焊點開裂 降溫速率≤3℃/s,減少IMC層粗化
特殊場景的溫度調整
1. 低溫無鉛合金(如Sn-Bi系,熔點138℃)
峰值溫度可降至180~200℃,接近有鉛工藝,但焊點強度較低(僅為SAC305的60%~70%),適用于消費電子等對可靠性要求不高的場景。
2. 氮氣回流工藝
在氮氣環(huán)境(氧含量≤100ppm)中,無鉛錫膏的潤濕性提升,峰值溫度可降低5~10℃(如SAC305從245℃降至240℃),同時減少氧化缺陷。
無鉛錫膏的焊接溫度比有鉛錫膏高約25~30℃,核心原因是無鉛合金的熔點更高(如SAC305比Sn63Pb37高34℃)。
實際生產(chǎn)中,需根據(jù)合金類型(SAC305、Sn-Cu等)和工藝要求(空氣回流/氮氣回流)精確設置溫度,同時通過優(yōu)化PCB選材(如使用高Tg板材)、元件布局(熱敏元件遠離高溫區(qū))等方式降低熱應力影響。若從有鉛轉無鉛,建議先通過小批量試產(chǎn)驗證溫度曲線,避免因溫度設置不當導致批量焊接缺陷。