如何选择PCB焊接用焊锡膏?

作者:深圳市捷汇多科技有限公司

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焊锡膏作为PCB组装中元器件与焊盘的核心连接介质,其选型合理性直接决定焊点可靠性、焊接良率及产品长期稳定性。选型不当易引发虚焊、连锡、焊点空洞等缺陷,严重时导致产品失效报废。基于PCB制造行业多年实操经验,本文从核心技术维度拆解焊锡膏选型逻辑,为行业新手及工程技术人员提供精准选型参考。

一、合金成分(熔点与性能适配)

合金成分是决定焊锡膏熔点、机械性能、环保等级及应用场景的核心指标,主流合金体系及适配场景如下:

1. 有铅合金:Sn63/Pb37

该合金为共晶型焊锡合金,熔点恒定为183℃,具备优异的焊接流动性与润湿性能,焊点呈光亮饱满状态,返修兼容性强,焊接工艺窗口宽泛。其核心优势在于成本可控,适合对环保要求无强制规范(非RoHS指令覆盖场景)、成本敏感的消费类电子产品,如低端玩具、传统小家电控制板等。需注意,该合金含铅量37%,不符合环保标准,严禁用于出口类、医疗电子及汽车电子等领域。

2. 无铅合金:SAC305(Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5)

作为无铅焊锡膏的主流标杆体系,SAC305为近共晶合金,熔点约217℃,具备出色的机械强度(抗拉强度≥30MPa)、抗氧化性及焊点可靠性,完全符合RoHS、REACH等环保指令要求。其适配场景覆盖消费电子(智能手机、笔记本电脑)、汽车电子(车载中控、传感器)、工业控制板等中高端领域。需重点关注:该合金熔点较有铅焊锡膏高出34℃,对PCB基材(如FR-4)及元器件的耐热性提出更高要求,焊接过程中需精准控制峰值温度(通常为245-260℃),避免元器件热损伤或PCB翘曲。

3. 无铅合金:SAC0307(Sn99.0/Ag0.3/Cu0.7)

低银无铅合金体系,熔点约217-220℃,成本较SAC305更低,同时具备良好的润湿性能与焊点稳定性,适合对成本敏感且需满足环保要求的批量生产场景,如中低端物联网设备、智能穿戴设备等。其机械性能略低于SAC305,不建议用于振动、高温等恶劣工况下的产品(如汽车发动机舱电子部件)。

二、粘度(印刷与焊接适配性)

粘度是焊锡膏流体特性的关键参数,直接影响钢网印刷的成型性、脱模性及焊点上锡量,单位以Pa·s(25℃环境下,旋转粘度计测量)表示,核心适配逻辑如下:

1. 高粘度焊锡膏(1000-1500Pa·s)

适配细间距、高精度元器件焊接,如QFP(引脚间距≤0.5mm)、BGA(球径≤0.3mm)、CSP等。高粘度可有效避免印刷过程中焊锡膏坍塌、桥连,确保锡膏图形轮廓清晰,脱模后焊盘上锡量均匀。使用时需匹配合适的钢网厚度(通常为0.12-0.15mm)及印刷速度(30-50mm/s),提升印刷良率。

2. 中低粘度焊锡膏(800-1200Pa·s)

适配普通插件(THD)、大焊盘元器件(如功率器件、连接器)焊接,其流动性更优,印刷效率更高,可避免大焊盘上锡量不足或局部缺锡问题。钢网厚度可选用0.15-0.2mm,印刷速度可提升至50-80mm/s,适合批量流水线生产。需注意,低粘度焊锡膏易出现印刷后坍塌,需控制印刷环境湿度(45%-65%RH)及锡膏放置时间,避免吸潮影响粘度稳定性。

三、活性等级(助焊与残留物控制)

活性等级由焊锡膏中助焊剂成分决定,核心作用是去除PCB焊盘与元器件引脚表面的氧化层(如CuO、SnO),提升润湿铺展能力,同时影响焊接后残留物的腐蚀性与清洗要求,主流活性等级分类及适配场景如下:

1. RMA级(中等活性,Rosins Mildly Activated)

助焊剂以松香为基料,添加少量活化剂(如有机酸类),助焊能力适中,可有效去除轻度氧化层,焊接后残留物少且无腐蚀性,符合免清洗要求(IPC/J-STD-004标准)。适配大多数民用电子产品,如家电控制板、智能手机主板等,可避免清洗工序带来的成本增加与PCB损伤风险。

2. RA级(高活性,Rosins Activated)

活化剂含量更高(如卤素类、胺类化合物),助焊能力极强,可有效去除严重氧化的焊盘或元器件引脚表面氧化层,适配存储时间较长、氧化严重的元器件,或PCB焊盘镀锡层氧化(如SnO₂厚度>0.5μm)的场景。需重点注意:焊接后残留物较多,且部分RA级焊锡膏含微量卤素(≤0.05%),具有轻微腐蚀性,必须通过清洗工序(如乙醇超声清洗)去除残留物,否则长期使用易引发PCB短路、焊点腐蚀失效。

3. 特殊场景:No-Clean级(免清洗)

属于RMA级延伸体系,助焊剂残留物极低、无腐蚀性,焊接后可直接装机使用,适配高密度、细间距PCB组装(如BGA、CSP焊接),可避免清洗过程中对细间距引脚的损伤,提升生产效率。其成本略高于普通RMA级,适合对可靠性要求极高的医疗电子、航空航天电子等领域。

四、选型关键注意事项与工艺配套

1. 选型核心原则

拒绝单一以价格为导向,需结合产品定位(高端/低端)、环保要求(RoHS/非RoHS)、元器件类型(细间距/大焊盘)、使用工况(常温/高温/振动)等综合判定,优先选择与自身焊接工艺(回流焊参数、钢网规格)匹配的焊锡膏体系。

2. 储存与使用规范

焊锡膏需在2-10℃冷藏储存,避免阳光直射与高温环境,储存期限通常为6个月(未开封状态);开封前需在室温(20-25℃)下回温4-8小时,确保焊锡膏温度与环境温度一致,避免回温不充分导致焊接时产生气泡、焊点空洞;开封后建议在24小时内用完,使用过程中需定期搅拌(每1-2小时搅拌一次,每次搅拌1-2分钟),维持粘度均匀性。

3. 工艺参数匹配

选型后需同步优化回流焊工艺参数,如无铅焊锡膏(SAC305)的回流焊曲线需满足:预热区(150-180℃,保温60-90秒)、升温区(升温速率≤3℃/s)、峰值区(245-260℃,保温10-20秒)、冷却区(冷却速率≤4℃/s),确保焊锡膏充分润湿、无虚焊缺陷。

综上,焊锡膏选型需以“合金成分适配场景、粘度适配印刷工艺、活性等级适配可靠性要求”为核心逻辑,结合储存与工艺配套规范,才能最大化提升焊接良率与产品可靠性。新手可优先从主流体系(如SAC305+RMA级+中粘度)入手,根据实际生产反馈逐步优化选型方案。


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