在SMT貼片和PCBA加工過程中，回流焊是核心環(huán)節(jié)之一，但高溫環(huán)境下焊點氧化問題可能導(dǎo)致焊接不良、虛焊、黑焊盤等缺陷，嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的可靠性。深圳PCBA加工廠-1943科技結(jié)合行業(yè)實踐，從材料選擇、工藝優(yōu)化、設(shè)備控制及環(huán)境管理等方面，系統(tǒng)闡述如何減少回流焊后的焊點氧化問題。

一、氧化問題的核心原因

1. 高溫下的化學(xué)反應(yīng)
   回流焊溫度通常達到240-260℃，焊料（如SnAgCu）在高溫下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成金屬氧化物（如SnO?、NiO），導(dǎo)致焊點潤濕性下降、機械強度減弱。
2. PCB表面處理工藝的局限性
   鍍金、沉錫等表面處理工藝若未控制好鍍層厚度或成分（如鎳層過薄、金層過厚），易在高溫下形成氧化鎳（NiO）或氧化銅（Cu?O），引發(fā)黑焊盤問題。
3. 環(huán)境氧含量控制不足
   焊接爐內(nèi)氧濃度未嚴(yán)格控制（如超過5000ppm），無法有效抑制氧化反應(yīng)。

二、減少焊點氧化的關(guān)鍵措施

1. 氮氣保護：構(gòu)建低氧環(huán)境

• 高純度氮氣注入
  使用純度≥99.99%（氧含量≤100ppm）的氮氣作為保護氣體，將焊接區(qū)域氧含量控制在5-2000ppm范圍內(nèi)（具體目標(biāo)根據(jù)焊料類型調(diào)整）。

  • 流量與密封設(shè)計：通過流量控制系統(tǒng)維持氮氣流量穩(wěn)定，結(jié)合高壓氣簾和爐體密封結(jié)構(gòu)，減少外部空氣滲入。
  • 實時監(jiān)測：安裝氧量分析儀（如氧化鋯傳感器），實時監(jiān)測氧濃度并聯(lián)動氮氣供應(yīng)系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。

• 爐內(nèi)氣流優(yōu)化
  配置層流風(fēng)速監(jiān)測裝置，保持0.5-0.8m/s的穩(wěn)定氣流，避免氣體擾動導(dǎo)致氧含量波動。

2. 材料優(yōu)化：從源頭降低氧化風(fēng)險

• 焊料與助焊劑選擇

  • 低活性助焊劑：選擇高活性、低殘留的助焊劑（如無鹵素松香類），有效清除焊點表面氧化物，同時減少腐蝕性殘留。
  • 抗氧化焊料：采用含抗氧化元素（如Bi、In）的焊料合金，降低高溫下的氧化傾向。

• PCB表面處理工藝改進

  • 鍍層厚度控制：
    • 鎳層厚度≥4μm，確保平坦性；金層厚度≤0.1μm，避免脆化問題。
    • 沉錫工藝中添加還原劑，形成復(fù)合金層（如半置換半還原工藝），提升抗氧化性。
  • OSP（有機可焊性保護劑）：適用于對氧化敏感的PCB，通過有機膜隔離氧氣，延長可焊性窗口。

3. 工藝參數(shù)優(yōu)化：精準(zhǔn)控制焊接過程

• 溫度曲線設(shè)計

  • 預(yù)熱區(qū)：延長預(yù)熱時間（30-60秒），確保助焊劑充分活化，清除氧化層。
  • 回流區(qū)：升溫速率控制在1.5-2.5℃/s，避免過快導(dǎo)致焊料飛濺或氧化。
  • 冷卻區(qū)：匹配氮氣流量，緩慢冷卻（2-4℃/s），減少金屬間化合物氧化風(fēng)險。

• 錫膏印刷與鋼網(wǎng)優(yōu)化

  • 鋼網(wǎng)開孔設(shè)計：采用1:1.2的開孔比例，確保錫膏覆蓋率≥80%，覆蓋焊盤表面氧化物。
  • 印刷精度控制：避免錫膏堆積或不足，減少焊錫球、焊錫珠等缺陷。

4. 設(shè)備與維護管理

• 氧量分析儀校準(zhǔn)
  定期校準(zhǔn)氧量分析儀（周期≥4年），確保測量重復(fù)性≤±1%FS，避免誤判氧濃度。

• 氣路系統(tǒng)維護

  • 使用不銹鋼管路，定期清理油污并更換過濾器，確保氮氣純凈度。
  • 檢查爐體密封性，防止泄漏導(dǎo)致氧含量超標(biāo)。

5. 環(huán)境與存儲控制

• 生產(chǎn)環(huán)境管理

  • 車間濕度控制在40-60%，避免濕氣導(dǎo)致PCB吸濕性氧化。
  • 焊接后立即進行防氧化處理（如噴灑酒精松香合劑或OSP藥水），隔絕空氣。

• PCB存儲規(guī)范

  • 焊接前對PCB進行烘烤（80-125℃，4-8小時），去除內(nèi)部水分。
  • 存放時使用真空密封袋或防潮箱，避免長時間暴露于空氣中。

6. 應(yīng)急預(yù)案與質(zhì)量監(jiān)控

• 濕度與溫度異常處理
  安裝環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)濕度超標(biāo)時自動切換至干燥氣體覆蓋，300秒內(nèi)完成應(yīng)急響應(yīng)。

• AOI檢測與返工
  引入自動光學(xué)檢測（AOI）設(shè)備，實時監(jiān)控焊點質(zhì)量。對已氧化焊點采用超聲波清洗或化學(xué)處理（如活化劑）修復(fù)。

三、問題與解決方案

四、總結(jié)

減少回流焊后的焊點氧化問題，需從材料、工藝、設(shè)備及環(huán)境四個維度系統(tǒng)性控制：

1. 氮氣保護是核心手段，通過低氧環(huán)境抑制氧化反應(yīng)；
2. 材料優(yōu)化（如鍍層厚度、助焊劑選擇）可降低氧化敏感性；
3. 精準(zhǔn)的溫度曲線設(shè)計與設(shè)備維護是工藝穩(wěn)定性的保障；
4. 環(huán)境管理（濕度、存儲）可延長PCB可焊性窗口。

通過以上措施，結(jié)合AOI檢測與持續(xù)工藝改進，可顯著提升SMT貼片與PCBA加工的焊接質(zhì)量，確保電子產(chǎn)品的長期可靠性。

因設(shè)備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素，內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識，歡迎訪問深圳PCBA加工廠-1943科技。