詳解無鉛低溫錫膏的最佳使用溫度是多少
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時間:2025-06-30
低溫錫膏的“最佳使用溫度”需結合其合金成分、焊接工藝及元件耐溫特性綜合確定,不同體系的低溫錫膏對應不同的溫度區(qū)間,以下為具體解析:
核心合金體系的熔點與最佳回流溫度
1. Sn-Bi系低溫錫膏(最主流)
典型成分:Sn-58Bi(熔點138℃)、Sn-57.6Bi-0.4Ag(熔點137℃)
最佳回流峰值溫度:160-170℃(熔點以上20-30℃)
原因:超過180℃會導致Bi元素偏析,焊點脆性增加;低于150℃則焊料熔融不充分,易出現(xiàn)虛焊。
回流曲線關鍵參數(shù):
預熱段(室溫→100℃):升溫速率≤2℃/s,避免助焊劑爆沸;
保溫段(100-130℃):停留60-90秒,確保助焊劑活化;
回流段(峰值溫度):停留30-60秒,保證焊料充分潤濕;
冷卻段:速率≥4℃/s,細化晶粒提升強度。
2. Sn-Ag-In系低溫錫膏(超低熔點)
典型成分:Sn-42Ag-5In(熔點118℃)、Sn-50In-3Ag(熔點105℃)
最佳回流峰值溫度:140-150℃(熔點以上20-30℃)
注意:因In元素成本高且易氧化,需在氮氣環(huán)境下焊接(氧含量≤100ppm),峰值溫度可適當降低至135-145℃。
3. Sn-Bi-Cu/Ag系改良型錫膏
典型成分:Sn-58Bi-0.5Cu(熔點138℃)、Sn-57Bi-1Ag(熔點137℃)
最佳回流峰值溫度:165-175℃(比純Sn-Bi系高5-10℃)
原因:添加Cu/Ag后合金熔點略有上升,且需更高溫度確保改性成分充分擴散,提升焊點強度。
影響最佳溫度的關鍵因素
1. 元件耐溫極限
熱敏元件場景:如OLED屏幕(耐溫≤120℃),需將峰值溫度控制在150-160℃,可通過以下方式實現(xiàn):
采用“斜坡-浸泡”式回流曲線,延長保溫段(100-130℃)至120秒,減少峰值溫度停留時間;
使用高活性助焊劑(如ROL2級),降低焊料潤濕所需溫度。
2. 焊接工藝類型
二次回流焊:底層高溫焊點(如Sn-Ag-Cu,熔點217℃)已固化,表層低溫錫膏的峰值溫度需低于底層焊點熔點50℃以上,避免底層焊點二次熔融。
例:底層焊點熔點217℃,表層低溫錫膏最佳峰值溫度≤167℃(推薦160-165℃)。
3. 基板與表面處理層
柔性基板(PI/PET):耐溫≤150℃,需將峰值溫度控制在160℃以下,且冷卻速率≤3℃/s,防止基板變形;
PCB表面處理:ENIG(鎳金層)與Sn-Bi錫膏焊接時,鎳層擴散速率較快,建議峰值溫度不超過170℃,避免界面形成脆性IMC層(如Ni3Sn4)。
溫度控制不當?shù)娘L險與對策
1. 溫度過高(>180℃)
風險:焊點表面氧化發(fā)黑、Bi元素偏析導致脆性開裂、元件引腳鍍層熔蝕(如銀鍍層遷移)。
對策:降低峰值溫度5-10℃,延長預熱段時間至180秒,使焊料提前軟化;檢查回流爐熱電偶校準精度(誤差≤±5℃)。
2. 溫度不足(<150℃)
風險:焊料未完全熔融,出現(xiàn)冷焊、焊球偏移,助焊劑殘留增多。
對策:提高峰值溫度10-15℃,檢查鋼網(wǎng)開口是否因錫膏黏度高導致下錫量不足(可放大開口10%)。
行業(yè)標準與實測建議
IPC-J-STD-003C標準:低溫錫膏回流峰值溫度需≥熔點+15℃,且峰值平臺期(±5℃)持續(xù)時間≥20秒;
實測驗證步驟:
1. 制作溫度曲線測試板(含不同尺寸元件),使用爐溫測試儀記錄實時溫度;
2. 重點監(jiān)測角落元件與中心元件的溫差(≤10℃),避免局部過熱;
3. 焊接后通過X-Ray檢測焊點內(nèi)部氣孔率(目標≤5%),并進行熱循環(huán)測試(-40℃~85℃,1000次)驗證可靠性。
低溫錫膏的最佳使用溫度核心在于“熔點+20-30℃”的經(jīng)驗原則,但需根據(jù)合金成分、元件耐溫性、工藝類型動態(tài)調(diào)整。
實際生產(chǎn)中,建議以Sn-58Bi系為例,先設定峰值溫度165℃進行首件驗證,再通過焊點微觀分析(SEM觀察界面層)和可靠性測試優(yōu)化參數(shù),最終確定適配特定工藝的精準溫度區(qū)間。