无铅 PCB 制作：基材、温度曲线、表面处理的关键把控
来源：捷配
时间: 2025/10/09 10:24:01
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无铅 PCB 的制作不是 “换个焊锡就行”，而是从基材到工艺的全流程升级 —— 比如无铅焊接温度更高，普通 PCB 基材可能受热变形；表面处理不当，无铅焊点易氧化。很多人以为 “无铅 = 简单替换材料”，却忽略了这些关键环节的适配，导致焊接质量差、成品率低。今天从科普角度，拆解无铅 PCB 制作的三大核心把控点：基材选择、焊接温度曲线、表面处理，帮你理解 “好的无铅 PCB，功夫在细节”。
第一关：基材选择 —— 无铅焊接 “怕高温”，基材要耐造。无铅焊锡的熔点比有铅高 30-50℃（如 SAC305 熔点 217℃，有铅 Sn63Pb37 熔点 183℃），回流焊峰值温度常达 220-240℃，普通 FR-4 基材（Tg≈130℃）在这一温度下易软化、分层，甚至出现基材变色。因此无铅 PCB 需选 “高耐温基材”，核心指标是 “玻璃化转变温度（Tg）” 与 “热分解温度（Td）”：
- Tg 需≥150℃（优选 170℃以上，如生益 S1141、罗杰斯 RO4350B），确保焊接时基材不变形；
- Td 需≥300℃（热分解温度，即基材开始分解的温度），避免高温导致基材性能衰减。
曾有案例用普通 FR-4 基材制作无铅 PCB，回流焊后 30% 的 PCB 出现基材分层，只能报废。而选对高耐温基材后，分层率可控制在 0.5% 以内。此外，基材的导热性也需匹配 —— 高频、大功率无铅 PCB（如电源模块），需选导热系数≥1.5W/m?K 的基材，避免焊接时局部过热。
第二关：焊接温度曲线 —— 无铅焊接 “对温度敏感”，曲线要精准。无铅焊锡熔点高，温度曲线的微小偏差（如 ±5℃）都可能导致缺陷：温度过低，焊锡未完全熔化，出现虚焊；温度过高，元件封装老化、基材损伤。无铅回流焊的温度曲线通常分四阶段，每个阶段都有严格参数：
- 预热阶段（80-120℃，时间 60-90 秒）：缓慢加热，去除焊膏中的助焊剂溶剂，避免溶剂突然沸腾溅出锡粒；
- 恒温阶段（120-150℃，时间 60-120 秒）：让助焊剂充分活化，去除焊盘与元件引脚上的氧化层，为焊接做准备；
- 回流阶段（升温至 220-240℃，停留 20-40 秒）：温度超过焊锡熔点，焊锡熔化并润湿焊盘，停留时间需足够让焊锡充分流动，但不能过长（否则助焊剂挥发过多，焊点变脆）；
- 冷却阶段（快速降温至 150℃以下，时间 30-60 秒）：让焊锡快速凝固，形成致密焊点，避免缓慢冷却导致焊点晶粒粗大、可靠性下降。
不同无铅焊锡的曲线不同：比如 SnBiAg 低温焊锡，回流峰值温度可降至 180-200℃，停留时间缩短至 15-25 秒，避免高温损伤热敏元件。
第三关：表面处理 —— 无铅焊点 “怕氧化”，处理要到位。无铅焊点的抗氧化性比有铅差，若 PCB 焊盘氧化，焊锡无法充分润湿，易出现虚焊。因此无铅 PCB 的表面处理需满足 “抗氧化、易焊接” 需求，主流有三种：
- 沉金（ENIG）：焊盘表面覆盖镍层（5-10μm）+ 金层（1-2μm），金层抗氧化性强，焊接时镍层与焊锡形成合金，焊点可靠性高，适合无铅焊接，但成本较高；
- OSP（有机 solderability preservative）：在焊盘铜箔表面形成有机保护膜（厚度 0.5-1μm），成本低、工艺简单，适合批量无铅 PCB，但保护膜易在高温下失效，需控制焊接时间；
- 沉银（Immersion Silver）：焊盘覆盖银层（5-15μm），焊接性好、成本介于沉金与 OSP 之间，但银易硫化，需密封保存，避免长期暴露在潮湿环境。
这些细节的把控，需要专业的技术与设备支撑，而捷配在无铅 PCB 制作中建立了全流程适配体系：基材方面，提供生益 S1141（Tg170℃）、罗杰斯 RO4350B（Tg150℃）等高耐温基材，满足不同无铅焊接温度需求；温度曲线环节，配备德国 ERSA 回流炉（温度控制精度 ±1℃），针对 SAC305、SnBiAg 等不同无铅焊锡预设 50 + 套标准曲线，也可根据用户元件特性定制曲线；表面处理则提供沉金、OSP、沉银三种选项，并提供表面处理寿命建议（如 OSP 处理 PCB 建议 3 个月内焊接），避免氧化导致的焊接问题。此外，捷配还会对每批次无铅 PCB 进行焊接样品测试，确保基材、曲线、表面处理的匹配性，成品率稳定在 99.5% 以上。
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