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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 阅读: 274
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 —— 无铅焊接基材选对很重要。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℃,在严格工艺条件下,Tg130℃材料也能满足无铅焊接的需求,但Tg越高耐高温性能就越好,建议至少选择Tg≥130℃板材进行无铅焊接,必要时跟厂家进行沟通,了解板材的详细性能范围。
 
 
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:
  1. 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;
  2. 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;
  3. 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);
  4. 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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