无铅锡膏的常见缺陷（如虚焊、葡萄球现象）及解决方案
来源：优特尔锡膏 浏览： 发布时间：2025-08-02 
无铅锡膏在SMT焊接过程中，由于其熔点高、润湿性稍差、易氧化等特性，容易出现多种缺陷。
针对虚焊、葡萄球现象（焊球）、空洞、桥连、立碑等常见缺陷，分析成因并提供针对性解决方案，帮助提升焊接可靠性。
虚焊（Cold Solder Joints）
表现
焊点外观可能呈现灰暗、粗糙或不饱满状态，看似连接但实际结合强度极低，导电性差（易断路或接触不良），受力后易脱落。
主要原因
1. 焊盘/元件引脚氧化：铜焊盘或元件引脚表面形成氧化层（CuO/Cu₂O），阻碍焊锡润湿（无铅焊膏对氧化更敏感）。
2. 助焊剂活性不足：助焊剂无法有效去除氧化层，或因储存不当（如过期、吸潮）导致活性下降。
3. 回流焊温度不足：峰值温度未达到焊膏熔点（如SAC305需≥217°C），或液相线以上时间（TAL）过短（<30秒），焊锡未完全熔融。
4. 焊膏量不足：钢网开孔过小或变形，导致焊膏印刷量不足，无法形成有效焊点。
5. 升温速率过快：预热阶段升温过急（>4°C/秒），焊膏中溶剂剧烈挥发，冲散锡粉，导致局部焊锡量不足。
解决方案；
1. 预处理去除氧化层：焊盘可做OSP（有机保护）、镀镍金处理；元件引脚优先选择镀锡或无铅镀层，避免裸铜长期暴露。
2. 选用高活性助焊剂：针对氧化敏感场景（如汽车电子），选择免洗型或中等活性助焊剂（ROHS合规），并严格控制储存条件（0-10°C冷藏，开封后4小时内使用）。
3. 优化回流焊曲线：确保峰值温度高于焊膏熔点30-50°C（如SAC305设为245-260°C），TAL控制在30-60秒；预热速率降至1-3°C/秒，避免溶剂飞溅。
4. 调整印刷参数：根据元件尺寸匹配钢网厚度（如0402元件用0.12mm钢网，BGA用0.15mm），定期检查钢网开孔是否堵塞或变形。
葡萄球现象（焊球/锡珠，Solder Balls）
焊点周围或焊盘之间出现独立的小锡球（直径通常<0.3mm），可能导致短路或可靠性隐患（尤其细间距元件）。
1. 预热阶段溶剂挥发过快：升温速率过高（>3°C/秒），焊膏中溶剂未充分挥发，高温时剧烈沸腾，将锡粉冲溅出焊盘区域。
2. 焊膏印刷量过多：钢网开孔过大或印刷压力不均，导致焊膏溢出焊盘，回流时多余锡粉形成锡珠。
3. 焊膏污染或氧化：锡粉暴露在空气中吸潮、氧化（锡粉表面形成SnO₂），或混入杂质（如PCB粉尘），导致焊锡无法均匀铺展。
4. PCB焊盘设计缺陷：焊盘间距过小（<0.1mm）、阻焊层（绿油）覆盖不良（如阻焊层边缘与焊盘间距<0.05mm），导致焊膏溢出后无法约束。
5. 焊膏触变性能差：触变指数（TI值）过低（<2.0），印刷后易塌陷，锡粉扩散至焊盘外。
解决方案
1. 优化预热曲线：预热阶段缓慢升温（1-2°C/秒），延长预热时间至80-120秒，确保溶剂充分挥发（残留量<5%）。
2. 精准控制印刷量：根据焊盘尺寸设计钢网开孔（开孔面积为焊盘的80-90%），调整印刷压力（5-10N）和刮刀速度（20-50mm/s），避免焊膏溢出。
3. 保护焊膏质量：锡粉开封后需在氮气保护下使用，印刷后2小时内完成回流（避免吸潮氧化）；选用3号以上细锡粉（粒径20-38μm），减少氧化风险。
4. 改进PCB设计：焊盘间距≥0.15mm，阻焊层边缘距焊盘≥0.08mm，避免焊膏扩散至非焊接区。
5. 选用高触变焊膏：触变指数TI≥2.5，印刷后形状稳定，减少塌陷（可通过“焊膏坍塌测试”验证：25°C下放置30分钟，高度保持率≥80%）。
空洞（Voids）
焊点内部或底部出现气泡（X-Ray检测可见），空洞率过高（>10%）会降低焊点强度和导热性，尤其影响BGA、CSP等大面积焊点。
主要原因；
1. 助焊剂挥发不充分：预热时间过短（<60秒），助焊剂中低沸点溶剂未完全排出，回流时高温形成气体被困在熔融焊锡中。
2. 焊盘/锡粉氧化：焊盘氧化层未被助焊剂清除，或锡粉表面氧化（SnO₂）导致润湿性差，气体无法逸出。
3. 峰值温度过高/时间过长：高温下焊锡氧化加剧，或助焊剂提前分解，失去“排气通道”作用，气体滞留形成空洞。
4. 焊膏中助焊剂比例不当：助焊剂含量过低（<8%），无法有效包裹锡粉并排出气体；过高则残留过多，阻碍焊锡融合。
解决方案；
1. 延长预热与恒温时间：预热阶段确保温度均匀（PCB各点温差≤±5°C），恒温时间延长至80-120秒，促进溶剂充分挥发。
2. 氮气氛围回流：氧含量控制在500ppm以下，减少焊锡氧化，改善润湿性，帮助气体逸出（可使空洞率降低30-50%）。
3. 优化峰值参数：峰值温度降低5-10°C（如SAC305从260°C降至250°C），TAL缩短至30-40秒，减少氧化和助焊剂分解。
4. 匹配焊膏成分：选择助焊剂含量8-12%的焊膏，且助焊剂需具备低挥发残留特性（如免洗型，残留量<0.5%）。
桥连（Bridging）
相邻焊点（如QFP引脚、0201元件）被熔融焊锡连接，形成短路，是细间距元件（引脚间距<0.5mm）的高发缺陷。
主要原因；
1. 焊膏量过多：钢网开孔过大或印刷偏移，导致相邻焊盘间焊膏相连，回流时形成桥接。
2. 焊膏触变性能差：印刷后塌陷（如TI<2.0），锡粉向相邻焊盘扩散。
3. 回流焊升温过快：高温阶段焊锡快速熔融，流动性过强，超过焊盘约束范围。
4. 焊盘设计不合理：引脚间距过小（<0.4mm）、焊盘宽度过大，或阻焊层未有效隔离相邻焊盘。
解决方案；
1. 缩减钢网开孔：细间距元件（如0.4mm pitch QFP）钢网开孔宽度设为引脚宽度的70-80%，长度比引脚短0.1mm，避免焊膏溢出。
2. 提升焊膏触变性：选用TI≥3.0的焊膏，印刷后形状稳定，减少塌陷（可通过“黏度测试”验证：转速10rpm时黏度>100Pa·s）。
3. 控制升温速率：高温阶段（从180°C到峰值）升温速率降至1-2°C/秒，避免焊锡流动性失控。
4. 优化焊盘设计：引脚间距≥0.5mm，焊盘宽度≤引脚宽度的80%，阻焊层隔离间距≥0.1mm。
片式元件（如电阻、电容）一端翘起，另一端仍与焊盘连接，形似“墓碑”，常见于0402以下小尺寸元件。
主要原因
1. 元件两端焊盘不对称：焊盘大小、形状差异导致热容量不同，一端焊锡先熔融，拉力不均将元件拉起。
2. 焊膏量不均：两端焊膏印刷量差异大（如一端多一端少），熔融时收缩力不平衡。
3. 回流焊温度不均：PCB局部温差大（如靠近加热管区域升温快），导致元件两端焊锡熔融时间差>0.5秒。
解决方案
1. 对称设计焊盘：确保元件两端焊盘大小、形状、间距完全一致（如0402元件焊盘尺寸均为0.6×0.3mm）。
2. 均匀印刷焊膏：钢网两端开孔尺寸一致，印刷压力均匀（±1N），避免偏移导致焊膏量差异。
3. 提升温度均匀性：回流炉采用多温区（≥8温区）设计，通过测温板校准各区域温度（温差≤±3°C），必要时调整炉内风速（5-8m/s）。
无铅锡膏缺陷的预防需从焊膏选择、工艺参数、PCB设计三方面综合控制：
焊膏需匹配应用场景（如高活性、高触变、低氧化风险）；
回流焊曲线需精准控制预热速率、峰值温度、冷却速率；
PCB与钢网设计需适配元件尺寸，减少先天缺陷风险。
通过“试焊-检测（X-Ray、切片）-调整”的闭环验证，可显著降低缺陷率，尤其在汽车电子、工业控制等高可靠性领域需严格执行。
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