SAC305 (Sn96.5Ag3Cu0.5) 无铅焊料详解

SAC305是锡-银-铜三元合金，成分精确为：锡(Sn)96.5%、银(Ag)3.0%、铜(Cu)0.5%。名称中SAC代表元素符号，数字"305"表示银铜含量(Ag3.0%、Cu0.5%)。

物理与热学特性

参数 数值 意义 

熔点 固相线217℃，液相线219-220℃ 比传统锡铅焊料(183℃)高约35℃，需更高焊接温度 

密度 7.37 g/cm³ 影响焊点质量和体积计算 

热导率 58 W/m·K 良好导热性，利于散热和焊接热传递 

电阻率 0.132 μΩ·m 导电性良好，适合电子应用 

热膨胀系数 19.1-21×10⁻⁶/K 与PCB材料匹配，减少热应力 

微观结构与强化机制

SAC305凝固后形成β-Sn基体(占90%以上)，分布着Ag₃Sn和Cu₆Sn₅金属间化合物颗粒的复合组织。

β-Sn相：体心四方结构，提供基本塑性和韧性

Ag₃Sn相：呈棒状或颗粒状分布，阻碍位错运动，提高强度和抗疲劳性

Cu₆Sn₅相：主要在晶界形成，增强界面结合，提高耐热性

这种微观结构使SAC305兼具高强度和良好塑性，是其性能优异的根本原因。

机械性能详解；

性能指标 数值 对比传统锡铅焊料 

抗拉强度 48-56 MPa (490-570 kgf/cm²) 提高约15% 

延伸率 18-20% 略低，但仍保持良好塑性 

硬度 12-15 HB (维氏硬度约12 HV) 提高约20%，焊点更耐磨 

剪切强度 约50 MPa 显著提高，焊点可靠性增强 

抗疲劳性 在125℃环境下寿命比锡铅长3倍 特别适合高温工作环境 

SAC305的强度-塑性平衡和优异抗疲劳性是其成为无铅焊料标准的关键因素，尤其适合长期振动或温度波动的应用场景。

焊接特性与界面反应；

润湿性与焊接性能

润湿性良好，铺展面积约0.03 mm²，适合0.4-0.8mm间距焊点

与各类助焊剂兼容，适用于SMT、波峰焊和手工焊接 

焊点表面光亮，成型性好，适合外观要求高的产品

界面反应与IMC形成

与铜基板焊接时，界面迅速形成两层主要IMC：

靠近焊料侧：Cu₆Sn₅(扇贝状)，主要受晶界扩散控制，生长速率较慢

靠近铜侧：Cu₃Sn(平面状)，主要受体扩散控制，高温下生长较快

适量IMC层是实现冶金结合的必要条件，但过度生长会降低焊点强度。

研究表明SAC305焊点在245℃峰值温度下IMC生长最均匀，接头性能最佳。

工艺参数详解；

回流焊温度曲线

阶段 参数范围 工艺目的 

预热 150-180℃，速率1-3℃/s 去除水分，活化助焊剂，减少热冲击 

保温(均热) 170-190℃，60-120s 确保PCB和元件温度均匀，助焊剂充分活化 

回流 峰值245±5℃，液相线以上30-70s 使焊料完全熔化，形成良好焊点 

冷却 速率2.5-6℃/s 快速凝固，细化晶粒，提高焊点强度 

关键提示：SAC305在245℃时粘度为0.025 Pa·s，温度波动±5℃会导致粘度变化±15%，严重影响焊接质量，必须精确控制温度。

与其他无铅焊料对比

合金型号 成分 熔点(℃) 优势 劣势 适用场景 

SAC305 Sn96.5Ag3Cu0.5 217-220 综合性能最佳，成本适中，润湿性好 银含量高，成本较高 通用型，消费电子，汽车电子 

SAC105 Sn98.5Ag1Cu0.5 217-219 成本最低，银含量仅1% 强度和润湿性略低 中低端产品，成本敏感应用 

SAC387 Sn95.5Ag3.8Cu0.7 217-220 强度和耐热性更高，焊点更光亮 成本最高，工艺窗口窄 高可靠性要求，军工，航空航天 

SAC405 Sn95Ag4Cu0.5 219-221 高温稳定性最佳，抗蠕变性能好 成本高，熔点略高 极端温度环境，工业控制设备 

结论：SAC305是综合性能与成本的最佳平衡点，被行业广泛采用，有"性价比之王"美誉 。

应用领域全面解析

 1️⃣ 消费电子领域

智能手机/平板电脑：主板、摄像头模组、电池连接，焊点强度高，抗跌落振动

笔记本电脑：CPU、GPU封装，BGA/CSP焊接，散热性能好，抗热疲劳

可穿戴设备：柔性PCB连接，焊点小而可靠，适合微型化设计

2️⃣ 汽车电子领域

引擎控制单元(ECU)：高温环境(85-125℃)下长期稳定工作，抗热疲劳性强

传感器系统：振动环境下保持可靠连接，确保信号传输稳定

车载显示屏：高分辨率屏幕焊点密集，要求高精度焊接和外观质量

3️⃣ 通信与工业设备

路由器/交换机：长期运行，散热要求高，焊点需耐高温

工业控制板：适应宽温工作环境(-40℃~+85℃)，抗干扰能力强

医疗电子：高可靠性要求，焊点寿命长，适合植入式设备

4️⃣ 特殊应用

LED照明：高导热性(58 W/m·K)加速散热，延长LED寿命

半导体封装：BGA/CSP锡球，确保芯片与基板可靠电气连接

太阳能逆变器：适应温度剧烈波动，抗老化性能优异

技术优势与局限性；

核心优势

1. 全面性能平衡：强度、塑性、耐热性、导电性均优异，无明显短板

2. 环保合规：不含铅等有害物质，满足RoHS、REACH等全球环保法规

3. 工艺适应性强：适用于各种焊接方法和基板材料，工艺窗口较宽 

4. 可靠性卓越：焊点寿命长，特别适合长期运行或恶劣环境应用

局限性与解决方案

1. 成本较高：因含3%银，材料成本比传统锡铅焊料高约20%

解决方案：在成本敏感场景可考虑SAC105(仅1%银)或SnCu系列替代

2. 焊接温度较高：需245℃左右峰值温度，对设备和能耗要求高

解决方案：优化炉温曲线，提高热效率，精确控制参数，避免过度加热

3. 润湿性略低于锡铅：润湿角比锡铅大50%，对微小间距焊接挑战较大

解决方案：使用活性更高的助焊剂，优化钢网设计，控制贴片精度

总结与展望

SAC305(Sn96.5Ag3Cu0.5)凭借优异的综合性能和良好的成本效益比，已成为全球无铅焊接标准，广泛应用于各类电子设备制造。

其高强度、良好塑性、优异抗疲劳性和稳定的界面特性是焊点可靠性的根本保障。

随着电子设备向微型化、高集成度和高可靠性方向发展，SAC305将持续发挥重要作用。

未来研究方向主要集中在进一步降低银含量、优化微观结构和开发新型复合增强材料，以在保持高性能的同时降低成本，扩大应用范围。