无铅锡膏的回流焊温度曲线设置与关键控制点

无铅锡膏（如SAC305、SnCu等）因熔点高于传统有铅锡膏（无铅熔点通常217-227℃，有铅183℃），且助焊剂活性、润湿性存在差异，其回流焊温度曲线的设置需更精准，核心目标是确保锡膏完全熔融、形成稳定焊点，同时避免元件/PCB热损伤。是温度曲线的关键阶段、参数设置及控制点：

无铅锡膏回流焊温度曲线的核心阶段及参数；

 典型曲线分为4个阶段，各阶段作用及参数需匹配无铅锡膏特性（如高熔点、助焊剂活化需求）：

 1. 预热阶段（Preheat）

 作用：缓慢升高温度，去除锡膏中的溶剂（避免溶剂快速挥发导致锡膏飞溅、焊点空洞）；同时减少元件与PCB的热冲击（尤其对陶瓷电容、BGA等热敏元件）。

参数范围：

起始温度：室温（25℃左右）；

终止温度：150-180℃（需低于锡膏熔点100℃以上，避免提前熔融）；

升温速率：≤3℃/s（关键！过快易导致元件开裂、PCB分层，尤其对厚板或大尺寸元件）；

时间：60-120秒（确保溶剂充分挥发，且温度均匀性达标）。

 2. 恒温/浸润阶段（Soak）

 作用：维持温度稳定，让助焊剂充分活化（去除焊盘、焊球表面的氧化物）；同时使PCB上所有元件（尤其是大体积元件，如QFP、BGA）温度趋于一致（减少后续回流阶段的温差）。

参数范围：

温度范围：180-200℃（略低于无铅锡膏熔点，避免提前熔融；需高于助焊剂活化温度，通常180℃以上）；

时间：60-90秒（确保助焊剂完全活化，过短则氧化物去除不彻底，导致虚焊；过长则助焊剂过度挥发，失去活性）；

温度均匀性：PCB表面各点温差≤±5℃（关键！否则小元件过热、大元件温度不足）。

 3. 回流/峰值阶段（Reflow/Peak）

 作用：快速升温至锡膏熔点以上，使锡膏完全熔融（形成焊锡合金）；同时促进焊锡与焊盘、元件引脚的润湿扩散，形成稳定的金属间化合物（IMC，如Cu6Sn5）。

参数范围：

升温速率：≤3℃/s（从恒温阶段到峰值的升温速率，避免热冲击）；

峰值温度（Tp）：比锡膏熔点高20-40℃（如SAC305熔点217℃，峰值235-255℃；SnCu熔点227℃，峰值245-265℃）；

峰值过高（如＞260℃）：导致元件焊端氧化、PCB基材变色/分层、焊点IMC层过厚（变脆）；

峰值过低（如＜230℃）：锡膏未完全熔融，出现虚焊、焊点干瘪；

液态以上时间（TAL，Time Above Liquidus）：30-60秒（锡膏处于熔融状态的时间）；

过短（＜30秒）：焊锡润湿性不足，焊点成型差；

过长（＞60秒）：IMC层过度生长（＞5μm），焊点机械强度下降，且助焊剂碳化残留。

 4. 冷却阶段（Cooling）

 作用：让熔融的焊锡快速凝固，细化焊点晶粒（提升强度）；同时抑制IMC层过度生长。

参数范围：

冷却速率：2-5℃/s（从峰值温度冷却至150℃的速率）；

过慢（＜2℃/s）：晶粒粗大，焊点强度低，且IMC层增厚；

过快（＞5℃/s）：因热应力差异，可能导致元件开裂（如陶瓷电容）、PCB变形；

终止温度：≤100℃（避免焊点在高温下长时间暴露，影响稳定性）。

 关键控制点（影响焊接质量的核心因素）

 1. 峰值温度与TAL的精准控制

是无铅焊接的“生命线”：直接决定锡膏是否完全熔融、IMC层是否合格。需通过热电偶实测（贴在BGA焊盘、大铜皮、细间距元件等关键位置），确保实际温度与设定值偏差≤±5℃。

2. 温度均匀性（炉内及PCB表面）

炉内各温区温差需≤±3℃；PCB表面不同位置（尤其是大元件与小元件之间）温差需≤±5℃。否则易出现“局部虚焊”（温度不足）或“元件损坏”（温度过高）。

3. 升温/冷却速率的平稳性

避免“骤升骤降”：速率波动需≤1℃/s。可通过炉温测试仪（如KIC）记录曲线斜率，确保无突变（突变易导致锡膏飞溅、元件开裂）。

4. 与元件/PCB的耐热兼容性

需根据元件最高耐温（如：塑料连接器耐温≤240℃）、PCB基材Tg值（如FR-4 Tg≥130℃）调整曲线：

若元件耐温低，可适当降低峰值温度（但需保证≥锡膏熔点+15℃），缩短TAL；

若PCB较厚（热容量大），需延长预热/恒温时间，确保内部温度跟上。

5. 助焊剂残留与挥发

预热/恒温阶段需保证助焊剂充分挥发（无“鼓包”），但不可过度挥发（否则回流阶段失去助焊作用）。可通过观察焊点外观：合格焊点应无明显助焊剂残留，表面光亮。

6. 设备定期校准

回流焊炉的温区传感器、传送带速度需每月校准：

温度偏差＞±5℃时需重新标定；

传送带速度波动＞5%时需调整（速度影响实际加热时间）。

无铅锡膏回流焊曲线的核心逻辑是“高温不损伤、低温能熔融、均匀且平稳”：通过精准控制峰值温度、TAL、温度均匀性及升降速率，平衡“锡膏熔融需求”与“元件/PCB耐热极限”，最终实现无虚焊、无热损伤、IMC层合格的焊点。

实际设置时需

结合具体锡膏型号（参考供应商提供的推荐曲线）、PCB设计及元件特性，通过“实测-调整-再实测”优化参数。