无铅锡膏的焊接工艺是电子制造中确保焊接质量、可靠性的核心环节，涉及印刷、回流焊、检测等多个步骤，且因无铅锡膏熔点较高、润湿性稍弱等特性，工艺控制需更精细。以下是无铅锡膏焊接的关键工艺及相关技术要点：
印刷是焊接的第一步，直接影响锡膏量的准确性和均匀性。
- 核心参数控制：
- 刮刀压力：需根据锡膏粘度调整，压力过大会导致锡膏量不足，过小则易出现桥接，通常控制在 5-15N 之间。
- 印刷速度：一般 30-80mm/s，速度过快可能导致锡膏填充不充分，过慢则影响生产效率。
- 钢网设计：无铅锡膏颗粒度较细（常为 20-45μm），钢网开孔需匹配其流动性，建议开孔率 80%-100%，避免因开孔过小导致锡膏残留。
- 常见问题解决：如印刷后出现锡膏坍塌，需降低环境湿度（控制在 40%-60%）或选用高粘度锡膏。
无铅锡膏熔点通常在 217-227℃（如 Sn-Ag-Cu 合金），高于传统有铅锡膏（183℃），回流焊温度曲线需精准控制以避免元件损坏。
- 温度曲线分段：
- 预热段（100-150℃）：缓慢升温（1-3℃/s），去除锡膏中的助焊剂溶剂，防止飞溅；
- 恒温段（150-180℃）：激活助焊剂活性，去除焊盘氧化层，时间 60-120s；
- 回流段（峰值温度 230-250℃）：确保锡膏完全熔化，峰值温度需高于熔点 10-30℃，但需低于元件耐温上限（如 PCB 通常耐温≤260℃），停留时间控制在 30-60s；
- 冷却段：快速冷却（2-4℃/s）以细化晶粒，提高焊点强度。
无铅锡膏的助焊剂对润湿性、焊点外观影响显著，需根据焊接场景选择：
- 助焊剂类型：
- 松香基助焊剂（RMA 型）：适用于普通电子元件，绝缘电阻高，腐蚀性低；
- 合成型助焊剂（WS 型）：活性更强，适合氧化严重的焊盘（如镍钯金镀层），但需注意后续清洗。
- 关键指标：助焊剂的固含量（通常 8%-12%）、酸值需匹配锡膏合金成分，避免因活性不足导致虚焊或残留过多引发腐蚀。
高密度封装（如 QFN 引脚间距≤0.4mm）对无铅锡膏的流动性和爬升能力要求极高：
- 锡膏选择：优先选用细颗粒锡膏（如 5-15μm），提高填充精度，减少桥接风险。
- 回流焊温度均匀性：BGA 焊点隐藏在底部，需确保 PCB 受热均匀，可采用热风 + 红外混合加热方式，避免局部温度过低导致焊点未熔。
- 虚焊：多因焊盘氧化、助焊剂活性不足或回流温度不够导致。预防措施：加强 PCB 来料管控（如使用无铅镀层）、选用高活性助焊剂、校准回流焊温度曲线。
- 锡珠：印刷时锡膏溢出钢网或预热速度过快导致。解决方法：优化钢网开孔（边缘做圆角处理）、降低预热升温速率。
- 焊点空洞：无铅锡膏焊接中较常见，与助焊剂挥发速度、回流压力有关。可通过增加恒温段时间（促进气体排出）或采用氮气保护焊接（减少氧化）改善。
焊盘镀层（如 Cu、Ni/Au、OSP）对无铅锡膏的润湿性影响差异较大：
- OSP（有机保焊膜）镀层：需选用含有机酸的助焊剂，确保焊接时能破除 OSP 膜，避免虚焊。
- Ni/Au 镀层：镍层易氧化，需助焊剂具备强还原性，建议搭配含氟或有机酸的无铅锡膏，同时控制回流峰值温度，防止金脆现象（Au 与 Sn 过度反应生成脆性相）。
针对 LED、传感器等热敏元件，低温无铅锡膏（如 Sn-Bi 系，熔点 138℃）是首选：
- 工艺特点：回流峰值温度低（170-190℃），需匹配专用助焊剂（防止 Bi 元素偏析）。
- 注意事项：低温锡膏焊点强度较低，不适用于高振动场景（如汽车电子），需结合产品使用环境选择。
无铅锡膏对存储条件敏感，直接影响焊接性能：
- 存储：需在 2-10℃冷藏，避免反复冻融（建议解冻后室温静置 4-6 小时，待温度平衡后再搅拌使用）。
- 搅拌：使用前需机械搅拌 2-3 分钟，确保锡粉与助焊剂混合均匀，避免因成分分层导致印刷不均。
在高精度电子制造（如航空航天、医疗设备）中，氮气保护可显著提升焊接质量：
- 优势：减少焊盘和锡膏氧化，提高润湿性，降低焊点空洞率。
- 工艺参数：氮气纯度需≥99.99%，氧含量控制在 50ppm 以下，同时适当降低回流峰值温度（因氧化减少，可节省能耗）。
焊接后需通过严格测试验证可靠性，常见方法包括：
- 温度循环测试（-40℃~125℃，1000 次循环）：评估焊点抗冷热冲击能力。
- 振动测试：模拟汽车、军工等场景的振动环境，检查焊点是否脱落。
- 焊点剪切强度测试：通过拉力计测量焊点剪切力，确保满足行业标准（如 IPC-A-610）。
无铅锡膏焊接工艺的核心是 “精准控制”—— 从材料选择、参数优化到缺陷预防，需结合产品特性（如元件类型、使用环境）和生产需求，实现环保性与可靠性的平衡。随着电子器件向小型化、高密度发展，无铅锡膏焊接工艺也在向更精细化、智能化（如 AI 监控回流焊温度）方向演进。
