無鉛錫膏在SMT焊接過程中，由于其熔點高、潤濕性稍差、易氧化等特性，容易出現(xiàn)多種缺陷。

針對虛焊、葡萄球現(xiàn)象（焊球）、空洞、橋連、立碑等常見缺陷，分析成因并提供針對性解決方案，幫助提升焊接可靠性。

虛焊（Cold Solder Joints）

 表現(xiàn)

 焊點外觀可能呈現(xiàn)灰暗、粗糙或不飽滿狀態(tài)，看似連接但實際結合強度極低，導電性差（易斷路或接觸不良），受力后易脫落。

 主要原因

 1. 焊盤/元件引腳氧化：銅焊盤或元件引腳表面形成氧化層（CuO/Cu?O），阻礙焊錫潤濕（無鉛焊膏對氧化更敏感）。

2. 助焊劑活性不足：助焊劑無法有效去除氧化層，或因儲存不當（如過期、吸潮）導致活性下降。

3. 回流焊溫度不足：峰值溫度未達到焊膏熔點（如SAC305需≥217°C），或液相線以上時間（TAL）過短（<30秒），焊錫未完全熔融。

4. 焊膏量不足：鋼網開孔過小或變形，導致焊膏印刷量不足，無法形成有效焊點。

5. 升溫速率過快：預熱階段升溫過急（>4°C/秒），焊膏中溶劑劇烈揮發(fā)，沖散錫粉，導致局部焊錫量不足。

 解決方案；

 1. 預處理去除氧化層：焊盤可做OSP（有機保護）、鍍鎳金處理；元件引腳優(yōu)先選擇鍍錫或無鉛鍍層，避免裸銅長期暴露。

2. 選用高活性助焊劑：針對氧化敏感場景（如汽車電子），選擇免洗型或中等活性助焊劑（ROHS合規(guī)），并嚴格控制儲存條件（0-10°C冷藏，開封后4小時內使用）。

3. 優(yōu)化回流焊曲線：確保峰值溫度高于焊膏熔點30-50°C（如SAC305設為245-260°C），TAL控制在30-60秒；預熱速率降至1-3°C/秒，避免溶劑飛濺。

4. 調整印刷參數(shù)：根據元件尺寸匹配鋼網厚度（如0402元件用0.12mm鋼網，BGA用0.15mm），定期檢查鋼網開孔是否堵塞或變形。

 葡萄球現(xiàn)象（焊球/錫珠，Solder Balls）

焊點周圍或焊盤之間出現(xiàn)獨立的小錫球（直徑通常<0.3mm），可能導致短路或可靠性隱患（尤其細間距元件）。

 1. 預熱階段溶劑揮發(fā)過快：升溫速率過高（>3°C/秒），焊膏中溶劑未充分揮發(fā)，高溫時劇烈沸騰，將錫粉沖濺出焊盤區(qū)域。

2. 焊膏印刷量過多：鋼網開孔過大或印刷壓力不均，導致焊膏溢出焊盤，回流時多余錫粉形成錫珠。

3. 焊膏污染或氧化：錫粉暴露在空氣中吸潮、氧化（錫粉表面形成SnO?），或混入雜質（如PCB粉塵），導致焊錫無法均勻鋪展。

4. PCB焊盤設計缺陷：焊盤間距過?。?lt;0.1mm）、阻焊層（綠油）覆蓋不良（如阻焊層邊緣與焊盤間距<0.05mm），導致焊膏溢出后無法約束。

5. 焊膏觸變性能差：觸變指數(shù)（TI值）過低（<2.0），印刷后易塌陷，錫粉擴散至焊盤外。

 解決方案

 1. 優(yōu)化預熱曲線：預熱階段緩慢升溫（1-2°C/秒），延長預熱時間至80-120秒，確保溶劑充分揮發(fā)（殘留量<5%）。

2. 精準控制印刷量：根據焊盤尺寸設計鋼網開孔（開孔面積為焊盤的80-90%），調整印刷壓力（5-10N）和刮刀速度（20-50mm/s），避免焊膏溢出。

3. 保護焊膏質量：錫粉開封后需在氮氣保護下使用，印刷后2小時內完成回流（避免吸潮氧化）；選用3號以上細錫粉（粒徑20-38μm），減少氧化風險。

4. 改進PCB設計：焊盤間距≥0.15mm，阻焊層邊緣距焊盤≥0.08mm，避免焊膏擴散至非焊接區(qū)。

5. 選用高觸變焊膏：觸變指數(shù)TI≥2.5，印刷后形狀穩(wěn)定，減少塌陷（可通過“焊膏坍塌測試”驗證：25°C下放置30分鐘，高度保持率≥80%）。

 空洞（Voids）

焊點內部或底部出現(xiàn)氣泡（X-Ray檢測可見），空洞率過高（>10%）會降低焊點強度和導熱性，尤其影響B(tài)GA、CSP等大面積焊點。

 主要原因；

 1. 助焊劑揮發(fā)不充分：預熱時間過短（<60秒），助焊劑中低沸點溶劑未完全排出，回流時高溫形成氣體被困在熔融焊錫中。

2. 焊盤/錫粉氧化：焊盤氧化層未被助焊劑清除，或錫粉表面氧化（SnO?）導致潤濕性差，氣體無法逸出。

3. 峰值溫度過高/時間過長：高溫下焊錫氧化加劇，或助焊劑提前分解，失去“排氣通道”作用，氣體滯留形成空洞。

4. 焊膏中助焊劑比例不當：助焊劑含量過低（<8%），無法有效包裹錫粉并排出氣體；過高則殘留過多，阻礙焊錫融合。

 解決方案；

 1. 延長預熱與恒溫時間：預熱階段確保溫度均勻（PCB各點溫差≤±5°C），恒溫時間延長至80-120秒，促進溶劑充分揮發(fā)。

2. 氮氣氛圍回流：氧含量控制在500ppm以下，減少焊錫氧化，改善潤濕性，幫助氣體逸出（可使空洞率降低30-50%）。

3. 優(yōu)化峰值參數(shù)：峰值溫度降低5-10°C（如SAC305從260°C降至250°C），TAL縮短至30-40秒，減少氧化和助焊劑分解。

4. 匹配焊膏成分：選擇助焊劑含量8-12%的焊膏，且助焊劑需具備低揮發(fā)殘留特性（如免洗型，殘留量<0.5%）。

 橋連（Bridging）

 相鄰焊點（如QFP引腳、0201元件）被熔融焊錫連接，形成短路，是細間距元件（引腳間距<0.5mm）的高發(fā)缺陷。

 主要原因；

 1. 焊膏量過多：鋼網開孔過大或印刷偏移，導致相鄰焊盤間焊膏相連，回流時形成橋接。

2. 焊膏觸變性能差：印刷后塌陷（如TI<2.0），錫粉向相鄰焊盤擴散。

3. 回流焊升溫過快：高溫階段焊錫快速熔融，流動性過強，超過焊盤約束范圍。

4. 焊盤設計不合理：引腳間距過?。?lt;0.4mm）、焊盤寬度過大，或阻焊層未有效隔離相鄰焊盤。

 解決方案；

 1. 縮減鋼網開孔：細間距元件（如0.4mm pitch QFP）鋼網開孔寬度設為引腳寬度的70-80%，長度比引腳短0.1mm，避免焊膏溢出。

2. 提升焊膏觸變性：選用TI≥3.0的焊膏，印刷后形狀穩(wěn)定，減少塌陷（可通過“黏度測試”驗證：轉速10rpm時黏度>100Pa·s）。

3. 控制升溫速率：高溫階段（從180°C到峰值）升溫速率降至1-2°C/秒，避免焊錫流動性失控。

4. 優(yōu)化焊盤設計：引腳間距≥0.5mm，焊盤寬度≤引腳寬度的80%，阻焊層隔離間距≥0.1mm。

片式元件（如電阻、電容）一端翹起，另一端仍與焊盤連接，形似“墓碑”，常見于0402以下小尺寸元件。

 主要原因

1. 元件兩端焊盤不對稱：焊盤大小、形狀差異導致熱容量不同，一端焊錫先熔融，拉力不均將元件拉起。

2. 焊膏量不均：兩端焊膏印刷量差異大（如一端多一端少），熔融時收縮力不平衡。

3. 回流焊溫度不均：PCB局部溫差大（如靠近加熱管區(qū)域升溫快），導致元件兩端焊錫熔融時間差>0.5秒。

 解決方案

 1. 對稱設計焊盤：確保元件兩端焊盤大小、形狀、間距完全一致（如0402元件焊盤尺寸均為0.6×0.3mm）。

2. 均勻印刷焊膏：鋼網兩端開孔尺寸一致，印刷壓力均勻（±1N），避免偏移導致焊膏量差異。

3. 提升溫度均勻性：回流爐采用多溫區(qū)（≥8溫區(qū)）設計，通過測溫板校準各區(qū)域溫度（溫差≤±3°C），必要時調整爐內風速（5-8m/s）。

無鉛錫膏缺陷的預防需從焊膏選擇、工藝參數(shù)、PCB設計三方面綜合控制：

焊膏需匹配應用場景（如高活性、高觸變、低氧化風險）；

回流焊曲線需精準控制預熱速率、峰值溫度、冷卻速率；

PCB與鋼網設計需適配元件尺寸，減少先天缺陷風險。

 通過“試焊-檢測（X-Ray、切片）-調整”的閉環(huán)驗證，可顯著降低缺陷率，尤其在汽車電子、工業(yè)控制等高可靠性領域需嚴格執(zhí)行。