無鉛錫膏的焊接工藝與傳統(tǒng)有鉛錫膏存在顯著差異（如熔點更高、潤濕性稍弱、氧化敏感性強），其工藝穩(wěn)定性直接影響焊點可靠性（尤其是汽車電子等嚴苛場景）。

核心工藝要點和針對性優(yōu)化策略兩方面展開，結(jié)合無鉛錫膏的特性提供可落地的解決方案。

無鉛錫膏焊接核心工藝要點；

 無鉛錫膏焊接需圍繞“高熔點適配”“潤濕性提升”“焊點可靠性保障”三大核心目標，重點把控錫膏選型、印刷、回流焊及基材預處理四大環(huán)節(jié)。

 1. 錫膏選型：匹配場景需求，平衡性能與工藝性

 無鉛錫膏的合金成分與助焊劑體系是工藝基礎，需根據(jù)應用場景（如高溫環(huán)境、高密度焊接）針對性選擇：

合金成分：

通用場景（如車載娛樂系統(tǒng)）優(yōu)先選SAC305（Sn-3Ag-0.5Cu），熔點217-220℃，綜合性能均衡，潤濕性相對較好；

高溫場景（如發(fā)動機艙ECU）可選Sn-Cu-Ni（熔點227℃）或SAC-Q（添加Sb，熔點218℃），抗蠕變和熱穩(wěn)定性更優(yōu)；

高密度焊點（如BGA、QFP）可選用低銀或無銀合金（如Sn-0.7Cu-Ni），減少Ag?Sn脆性相，降低橋連風險。

助焊劑體系：

因無鉛錫膏潤濕性弱于有鉛，需選用中高活性助焊劑（RMA或RA級），確保能有效去除焊盤/引腳表面氧化層；

汽車電子等需長期可靠性的場景，優(yōu)先選免清洗型助焊劑（低殘留、無腐蝕性），避免殘留吸潮導致的電化學遷移。

 2. 印刷工藝：精準控制錫量與形態(tài)，彌補潤濕性不足

 無鉛錫膏的粘度（通常100-200 Pa·s）和觸變性與有鉛不同，印刷需通過參數(shù)優(yōu)化確保錫膏均勻轉(zhuǎn)移、無變形：

 鋼網(wǎng)設計：

開孔尺寸：較有鉛鋼網(wǎng)放大5%-10%（因無鉛潤濕性差，需更多錫量補償），BGA焊盤開孔可采用“圓角矩形”減少橋連；

鋼網(wǎng)厚度：根據(jù)焊點大小調(diào)整（0.12-0.15mm為主），細間距引腳（＜0.4mm）選0.1mm薄鋼網(wǎng)，避免錫量過多。

印刷參數(shù)：

刮刀：用聚氨酯刮刀（硬度70-80 Shore A），壓力控制在5-10N/cm，速度20-40mm/s，確保錫膏完全填充開孔；

脫模：采用“分步脫?！保ㄏ忍?.5mm再快速脫離），減少錫膏粘連，尤其適合細間距引腳。

 3. 回流焊工藝：適配高熔點，控制熱分布與相變

 無鉛錫膏熔點（217-227℃）比有鉛（183℃）高30-40℃，回流曲線需精準控制升溫速率、峰值溫度及保溫時間，避免“虛焊”“元器件損傷”或“焊點氧化”：

 回流曲線四階段控制：

預熱段（室溫→150-180℃）：升溫速率≤2℃/s，緩慢加熱使助焊劑逐步揮發(fā)（避免劇烈沸騰導致錫膏飛濺），同時激活助焊劑活性；

恒溫段（150-180℃，60-90s）：充分去除焊盤/引腳表面氧化層（助焊劑核心作用階段），溫度需覆蓋助焊劑活化溫度（通常120-160℃）；

回流段（＞熔點，217-245℃）：峰值溫度比合金熔點高20-30℃（如SAC305峰值235-245℃），且“熔融時間”（＞熔點溫度的時間）控制在40-60s（過短易虛焊，過長導致焊點晶粒粗大或助焊劑碳化）；

冷卻段（從峰值→150℃）：冷卻速率3-5℃/s（快速冷卻可細化焊點晶粒，提升強度），但需避免過快導致元器件熱應力開裂（如陶瓷電容）。

關(guān)鍵原則：不同元器件（如PCB、芯片、電容）的耐熱上限需匹配，例如車規(guī)級芯片通常耐溫≤260℃，回流峰值需嚴格控制在其耐受范圍內(nèi)。

 4. 基材預處理：減少氧化，提升界面潤濕性

 無鉛錫膏對焊盤、引腳的表面狀態(tài)更敏感（氧化層會嚴重阻礙潤濕），需提前優(yōu)化基材預處理：

 焊盤/引腳表面處理：

優(yōu)先選用OSP（有機保焊膜）、沉金（Au厚度0.05-0.1μm）或鍍錫（Sn-Cu合金），避免易氧化的純銅或厚鎳鍍層；

儲存環(huán)境：PCB和元器件需在干燥（濕度＜60%）、低溫（＜25℃）環(huán)境儲存，開封后4小時內(nèi)使用（暴露過久易氧化），氧化嚴重的基材需用細砂紙輕磨去除氧化層后再焊接。

PCB設計：避免焊盤間距過?。ㄒ讟蜻B）、焊盤邊緣存在毛刺（導致錫膏印刷不均），必要時增加“偷錫焊盤”（針對細間距引腳）減少橋連風險。

 無鉛焊接常見缺陷與優(yōu)化策略；

 無鉛焊接因潤濕性弱、熔點高，易出現(xiàn)虛焊、橋連、空洞、焊點脆化等缺陷，需針對性優(yōu)化：

 1. 虛焊（焊點未完全潤濕，呈“球狀”或“邊緣翹起”）

原因：助焊劑活性不足、回流峰值溫度不夠、焊盤/引腳氧化嚴重。

優(yōu)化策略：

選用高活性助焊劑（如RA級，含適量有機酸或鹵素活化劑），但需平衡腐蝕性（汽車電子優(yōu)先選低鹵免清洗型）；

提高回流峰值溫度5-10℃（確保完全熔融），延長熔融時間至50-60s；

加強基材儲存管理，氧化嚴重的PCB/元器件需提前進行等離子清洗（去除表面氧化層）。

2. 橋連（相鄰焊點錫膏相連，形成短路）

原因：印刷錫量過多、鋼網(wǎng)開孔過大、回流升溫過快導致錫膏坍塌。

優(yōu)化策略：

縮小鋼網(wǎng)開孔（如將開孔寬度減小5%-10%），開孔形狀與焊盤匹配（避免異形開孔導致錫膏堆積）；

降低印刷刮刀壓力（減少錫膏擠出量），調(diào)整脫模速度（慢速脫模減少錫膏粘連）；

降低預熱段升溫速率至1-1.5℃/s，避免錫膏因快速升溫而流動性驟增導致坍塌。

 3. 焊點空洞（焊點內(nèi)部存在氣泡，影響強度）

 原因：助焊劑揮發(fā)氣體未及時排出、回流升溫過快、焊盤存在油污或氧化層。

優(yōu)化策略：

優(yōu)化回流曲線：延長恒溫段時間（至80-90s），讓助焊劑充分揮發(fā)；降低升溫速率（≤1.5℃/s），避免氣體被包裹在熔融錫膏中；

選用低揮發(fā)速率助焊劑（減少氣體生成量），或添加消泡劑成分的錫膏；

印刷前用酒精清潔PCB焊盤，去除油污或雜質(zhì)。

 4. 焊點脆化（力學性能下降，易斷裂）

 原因：回流溫度過高（導致IMC層過厚）、合金成分中Ag含量過高（SAC系列Ag＞3%時易形成脆性Ag?Sn相）。

優(yōu)化策略：

控制回流峰值溫度（不超過合金熔點+30℃），縮短熔融時間（≤60s），避免IMC層（如Cu?Sn?）過度生長（厚度需＜5μm）；

對高可靠性場景（如發(fā)動機ECU），選用低銀合金（如SAC105：Sn-1Ag-0.5Cu）或添加Sb、Ni的改性合金（如SAC305+0.5Sb，抑制Ag?Sn粗化）。

 5. 工藝穩(wěn)定性優(yōu)化（批量生產(chǎn)一致性保障）

 采用SPC（統(tǒng)計過程控制）監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)：印刷錫膏厚度（偏差控制在±10%內(nèi)）、回流爐各溫區(qū)溫度（均勻性≤±3℃）、焊點拉力強度（定期抽樣測試，確保≥45MPa）；

定期維護設備：印刷機刮刀（磨損后及時更換，避免印刷不均）、回流爐傳送帶（清潔殘留助焊劑，避免污染）、鋼網(wǎng)（定期超聲清洗，去除開孔內(nèi)殘留錫膏）。

 無鉛錫膏焊接的核心是“適配高熔點特性”與“彌補潤濕性不足”，需從錫膏選型（合金+助焊劑）、印刷（錫量與形態(tài)控制）、回流焊（精準控溫）、基材預處理（防氧化）四大環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化。

針對汽車電子等可靠性要求高的

場景，還需通過工藝參數(shù)固化（如定制回流曲線）、缺陷率統(tǒng)計分析（PPM控制在＜10），確保焊點在高溫、振動、長壽命環(huán)境下的穩(wěn)定性。