无卤锡膏 符合RoHS标准 精密PCB板焊接 高可靠性焊锡膏

无卤锡膏是专为高可靠性电子制造设计的环保焊料，满足RoHS 3.0、REACH等国际法规要求，同时具备卓越的焊接性能和长期稳定性。

针对精密PCB板焊接的无卤锡膏技术解析与应用指南：

材料特性与成分体系；

1. 合金体系优化

主流无卤锡膏采用Sn-Ag-Cu（SAC）系列合金（如SAC305：Sn96.5Ag3.0Cu0.5），熔点217℃，抗拉强度≥40MPa，延伸率≥20%，满足IPC-J-STD-006B标准。

针对热敏元件，可选用Sn-Bi基低温合金（如Sn42Bi58，熔点138℃），焊接峰值温度控制在170-190℃，较传统高温锡膏降低30%以上，有效保护柔性电路板（FPC）和LED芯片 。

部分高端产品添加微量Ni、Sb或纳米银线（0.6-1wt%），提升抗蠕变性能至50MPa，抑制金属间化合物（IMC）过度生长。

2. 助焊剂配方创新

采用无卤素活性体系，以柠檬酸、己二酸等有机酸替代卤素，配合胺类化合物和纳米级触变剂，实现以下性能突破：

高润湿性：润湿力≥0.08N/mm，可在0.3mm超细间距焊盘上实现98%覆盖率，润湿角≤15° 。

低残留特性：固含量≤5%，焊后残留物绝缘阻抗＞10¹⁰Ω，盐雾测试（96小时）无腐蚀，适用于医疗设备等严苛场景。

抗锡珠性能：通过梯度挥发溶剂设计（如醇醚混合体系），锡珠率可控制在0.1%以下。

3. 环保合规性

完全符合无卤素标准（Cl + Br ≤ 0.05%，IPC-J-STD-004B/C）和RoHS 3.0指令，部分产品通过ISO 10993生物相容性测试和IPC-CC-830B助焊剂残留腐蚀性认证 。

焊接工艺与设备适配；

 1. 回流焊参数优化

峰值温度：SAC305合金推荐240-250℃，液相线以上时间60-90秒；Sn-Bi合金建议170-190℃，TAL45-90秒，避免Bi元素偏析 。

温区设置：采用8-10温区隧道炉，预热阶段（100-150℃）占比30%，升温速率≤3℃/s，确保助焊剂充分活化。

氮气保护（O₂＜50ppm）可将空洞率从15%降至5%以内，焊点强度提升20% 。

冷却控制：降温速率2-4℃/s，细化晶粒结构，抑制Sn-Bi合金的脆性开裂 。

2. 钢网与印刷工艺

钢网设计：电铸成型钢网（厚度0.1-0.15mm），QFN器件采用“梅花孔”开孔（比焊盘大5%-10%），减少锡膏坍塌 。

印刷参数：刮刀速度50-80mm/s，压力0.8-1.2kg/cm²，脱模间距0.1-0.3mm，锡膏转移率≥85%。

高端产品可实现0.4mm间距焊点无葡萄球现象 。

3. 设备兼容性

多数回流焊设备可直接兼容无卤锡膏，头部厂商（如联想）通过温度曲线优化，实现高温/低温锡膏产线兼容，改造成本下降60% 。

性能优势与典型应用；

 1. 核心优势

热保护能力：Sn-Bi合金焊接温度较传统锡膏降低70℃，FPC热变形量从0.3mm降至0.05mm，LED芯片光衰减少30% 。

高可靠性：在-40℃~125℃温度循环测试中，Sn-Bi焊点通过1000次无开裂；85℃/85% RH湿热环境下500小时无氧化 。

工艺稳定性：钢网印刷寿命长达8小时，粘贴寿命48小时，适合大规模连续生产 。

2. 典型应用场景

医疗设备：心脏起搏器PCB焊接中，无卤锡膏绝缘阻抗＞10¹⁰Ω，通过ISO 10993认证，避免生物相容性材料老化 。

汽车电子：77GHz毫米波雷达BGA焊接中空洞率＜5%，通过AEC-Q200认证，满足-40℃~125℃长期可靠性需求 。

消费电子：主板采用Sn-Bi锡膏（峰值170℃），实现0.3mm间距元件的无桥连焊接 。

航空航天：卫星通信PCB通过真空回流焊（空洞率≤2%），满足MIL-STD-883标准。

选型与使用建议；

1. 品牌与产品推荐

无卤素ROL0助焊剂，残留无色透明，适用于0201元件及0.4mm细间距焊接，SPI直通率＞99% 。

Sn3.0Ag0.5Cu合金，BGA空洞率＜5%，符合BS EN14582无卤标准，适用于汽车电子 。

贺力斯HL-SnBi58：Sn42Bi58合金，润湿力0.08N/mm，FPC焊接后拉伸强度保持率≥95% 。

2. 储存与操作规范

储存条件：密封保存于0-10℃冰箱，保质期6-12个月，避免阳光直射。

回温与搅拌：使用前需在室温下回温4小时，开盖后用搅拌机低速搅拌1-3分钟，防止锡膏氧化 。

剩余锡膏处理：未用完的锡膏需密封冷藏，下次使用时按1:3比例与新锡膏混合，并在24小时内用完 。

可靠性验证与风险控制；

 1. 质量检测手段

SPI/AOI检测：印刷后锡膏体积偏差≤±10%，焊点外观缺陷率＜35ppm。

X-Ray检测：BGA空洞率≤5%（汽车电子）或≤2%（航空航天）。

热循环测试：-40℃~125℃循环1000次后电阻变化率＜5% 。

2. 潜在风险与对策

IMC过度生长：SAC305合金在高温下IMC厚度＞3μm时，焊点脆性增加。

可通过添加0.1%Ni或采用阶梯式回流曲线抑制。

虚焊风险：优先选择高活性助焊剂（如含有机酸），对OSP处理的焊盘进行预清洗 。

维修挑战：返修时烙铁温度≤300℃，避免低温焊料二次熔化导致桥连 。

行业趋势与技术创新；

1. 材料升级

新型Sn-Ag-Cu-In四元合金（如Sn95.5Ag3.5Cu0.5In0.5）熔点降至210℃，热导率提升至67W/m·K，适用于5G射频模块和Mini LED封装。

2. 工艺优化

真空回流焊：在10⁻²Pa真空环境下，空洞率可进一步降低至1%以下，适用于医疗植入设备。

脉冲热压焊接：热影响区控制在50μm内，满足柔性电路动态可靠性需求 。

3. 绿色制造

低温焊接较传统工艺减少35%能耗，联想联宝工厂通过该技术每年减排4000吨CO₂ 。

无卤锡膏凭借其环保特性与高可靠性，已成为精密电子

制造的主流选择。

通过合理选型、工艺优化和严格质量管控，可在确保焊接质量的同时，满足医疗、汽车、航空航天等高端领域的严苛要求。