降低低溫錫膏的焊接峰值溫度，核心邏輯是從材料特性、工藝協(xié)同、界面優(yōu)化三方面入手，通過(guò)降低焊料熔點(diǎn)、增強(qiáng)低溫潤(rùn)濕能力、減少熱需求等方式實(shí)現(xiàn)。

具體方法及技術(shù)原理：

優(yōu)化焊料合金成分：降低基礎(chǔ)熔點(diǎn)

 焊料的熔點(diǎn)是決定峰值溫度的核心因素，通過(guò)調(diào)整合金成分形成更低熔點(diǎn)的共晶或近共晶體系，可直接降低焊接所需的最低峰值溫度（通常峰值溫度需高于熔點(diǎn)10-30℃）。

 二元合金升級(jí)為多元低熔點(diǎn)合金：

傳統(tǒng)Sn42Bi58共晶合金熔點(diǎn)為138℃，通過(guò)添加In（銦）、Zn（鋅）等元素形成三元/四元合金，可進(jìn)一步降低熔點(diǎn)。例如：

Sn-35Bi-5In合金：熔點(diǎn)降至125℃，峰值溫度可控制在135-150℃（比Sn-Bi合金降低10-20℃）；

Sn-20Bi-8Zn-2Ag合金：熔點(diǎn)約130℃，且因Ag、Zn的加入，焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度較純Sn-Bi提升15%，避免低熔點(diǎn)導(dǎo)致的強(qiáng)度下降。

納米級(jí)焊料顆粒改性：

利用納米顆粒的“熔點(diǎn)降低效應(yīng)”（納米顆粒比表面積大，表面能高，可降低合金熔化激活能），將Sn、Bi等粉體細(xì)化至50-100nm，其合金熔點(diǎn)可降低5-15℃。

例如，納米Sn-Bi合金（粒徑50nm）熔點(diǎn)降至128℃，峰值溫度可降至140℃以下。

 升級(jí)助焊劑配方：強(qiáng)化低溫活性

 助焊劑的核心作用是去除焊盤/元件引腳表面氧化層、降低焊料表面張力，若能在更低溫度下實(shí)現(xiàn)高效活化，可減少對(duì)高溫的依賴，從而降低峰值溫度。

 高活性低溫助焊劑設(shè)計(jì)：

采用“復(fù)合有機(jī)酸+氟化物”體系：如將甲酸、丙二酸（傳統(tǒng)活化溫度≥150℃）替換為三氟乙酸、三氟甲磺酸（活化溫度≤120℃），配合少量氟化銨（分解溫度100-130℃），可在120-140℃下快速破除CuO、SnO等氧化膜，使焊料在更低溫度下潤(rùn)濕。

添加表面活性劑（如聚氧乙烯醚）：降低焊料與焊盤的界面張力（從0.5N/m降至0.35N/m以下），促進(jìn)焊料在低溫下鋪展，減少對(duì)高溫的需求。

低揮發(fā)溶劑體系：

采用高沸點(diǎn)溶劑（如二乙二醇丁醚，沸點(diǎn)231℃）替代傳統(tǒng)乙醇（沸點(diǎn)78℃），避免預(yù)熱階段溶劑過(guò)早揮發(fā)導(dǎo)致助焊劑失效，確保在較低峰值溫度下仍有足夠活性。

 優(yōu)化回流焊工藝參數(shù)：精準(zhǔn)匹配低溫需求

 通過(guò)調(diào)整回流曲線的預(yù)熱、回流階段參數(shù)，減少“無(wú)效高溫”，在滿足焊料熔化與潤(rùn)濕的前提下降低峰值。

 延長(zhǎng)預(yù)熱階段，降低升溫速率：

預(yù)熱階段（80-130℃）通過(guò)緩慢升溫（0.5-1℃/s）和延長(zhǎng)保溫時(shí)間（180-240秒），使PCB、元件與焊膏均勻升溫，減少局部溫差。

此時(shí)，助焊劑充分活化，焊盤氧化層提前被清除，回流階段只需較低溫度即可完成潤(rùn)濕。

例如：某工藝將預(yù)熱保溫時(shí)間從120秒延長(zhǎng)至200秒，峰值溫度從160℃降至145℃仍實(shí)現(xiàn)95%以上的潤(rùn)濕率。

縮短峰值溫度保持時(shí)間：

若焊料與助焊劑在低溫下反應(yīng)迅速（如高活性助焊劑+低熔點(diǎn)合金），可縮短峰值溫度的保持時(shí)間（從60秒減至30-40秒），同時(shí)降低峰值溫度。

例如，Sn-Bi-In合金在140℃保持30秒，與150℃保持60秒的焊接效果一致（焊點(diǎn)空洞率均<5%）。

 氣氛控制：減少氧化帶來(lái)的高溫需求

 空氣中的氧氣會(huì)導(dǎo)致焊料和焊盤表面氧化，需更高溫度才能破除氧化膜；而惰性氣氛（氮?dú)猓┗蜻€原性氣氛可抑制氧化，降低潤(rùn)濕所需溫度。

 氮?dú)獗Ｗo(hù)下的低溫焊接：

在氧含量≤1000ppm的氮?dú)猸h(huán)境中，焊料表面氧化速率降低80%，表面張力從0.5N/m降至0.3N/m，潤(rùn)濕角從45°降至25°（更易鋪展）。

峰值溫度可降低10-15℃：例如，空氣中Sn42Bi58需170℃峰值溫度，氮?dú)庵?55-160℃即可實(shí)現(xiàn)同等潤(rùn)濕效果。

微量氫氣混合氣氛：

在氮?dú)庵谢烊?-3%氫氣（還原性氣氛），可主動(dòng)還原已生成的氧化層（如CuO + H? → Cu + H?O），進(jìn)一步降低活化溫度。

案例顯示，此氣氛下Sn-Bi合金焊接峰值溫度可降至145℃，且焊點(diǎn)IMC（金屬間化合物）層更均勻。

 界面預(yù)處理：提升低溫潤(rùn)濕基礎(chǔ)

 焊盤與元件引腳的表面狀態(tài)直接影響焊料的潤(rùn)濕難度，優(yōu)化表面處理可減少對(duì)高溫的依賴。

 低氧化傾向的表面處理：

優(yōu)先選用ENIG（化學(xué)鎳金）或浸錫（Immersion Sn）替代OSP（有機(jī)保焊膜）：ENIG的鎳金層氧化速率僅為OSP的1/5，在130℃即可實(shí)現(xiàn)良好潤(rùn)濕；浸錫層表面錫純度高，低溫下（140℃）即可與焊料中的Sn形成合金層。

超薄鍍層設(shè)計(jì)：將焊盤鎳層厚度從5μm減至2-3μm，減少熱阻，使焊盤更快達(dá)到焊料熔化溫度，間接降低峰值需求。

元件引腳預(yù)鍍低熔點(diǎn)合金：

對(duì)元件引腳（如QFP、BGA）預(yù)鍍Sn-Bi或Sn-In合金（熔點(diǎn)≤140℃），焊接時(shí)引腳鍍層與錫膏焊料可在更低溫度下互熔（如135℃即可形成共晶），無(wú)需高溫即可實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。

 設(shè)計(jì)協(xié)同：降低局部熱需求

 PCB與元件的設(shè)計(jì)優(yōu)化可減少熱積累，使熱量更均勻分布，從而降低整體峰值溫度。

 減小局部熱容量：

縮減大尺寸元件（如連接器）的焊盤面積（減少20%），降低熱慣性，使其更快達(dá)到焊接溫度；

在PCB焊接區(qū)域設(shè)計(jì)鏤空或開窗，減少散熱阻礙，避免局部需要高溫補(bǔ)償。

熱匹配性設(shè)計(jì)：

選用與焊料熱膨脹系數(shù)（CTE）更接近的PCB基材（如高Tg FR-4，Tg≥170℃），減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的焊點(diǎn)開裂風(fēng)險(xiǎn)，允許采用更低峰值溫度（即使焊點(diǎn)強(qiáng)度略低，也可通過(guò)減少應(yīng)力彌補(bǔ)）。

 多維度協(xié)同實(shí)現(xiàn)低溫化

 降低低溫錫膏焊接峰值溫度需材料、工藝、界面、設(shè)計(jì)的協(xié)同優(yōu)化：

 核心路徑：通過(guò)合金改性降低熔點(diǎn)（基礎(chǔ)）→ 高活性助焊劑與氣氛控制增強(qiáng)低溫潤(rùn)濕（關(guān)鍵）→ 工藝與界面優(yōu)化減少熱需求（保障）。

 實(shí)際效果：目前主流技術(shù)可將峰值溫度從傳統(tǒng)Sn-Bi的170-180℃降至140-160℃，特殊體系（如Sn-

Bi-In+氫氣氣氛）甚至可低至135℃，且焊點(diǎn)可靠性（熱循環(huán)、振動(dòng)測(cè)試）仍滿足消費(fèi)電子與汽車電子標(biāo)準(zhǔn)。