在環(huán)保理念日益深入人心的當(dāng)下，電子制造行業(yè)向無鉛化轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢，SMT 無鉛工藝的推廣對 PCB 制造產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

SMT 無鉛工藝對 PCB 制造的影響

焊接溫度要求顯著提高

無鉛焊料的熔點相比傳統(tǒng)錫鉛焊料更高，像最常用的 SAC305 (SnAgCu) 無鉛焊料，其熔點 (液相線) 為 217℃左右，而傳統(tǒng)錫鉛焊料熔點僅為 183℃。這一溫度的提升，對 PCB 制造中的焊接溫度提出了更高要求。較高的焊接溫度會帶來一系列問題，比如可能導(dǎo)致 PCB 基板受熱變形。以某汽車電子制造商為例，在采用無鉛工藝后，部分 PCB 基板在焊接過程中出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，導(dǎo)致后續(xù)元件貼裝困難，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

同時，焊點氧化問題也更為突出。高溫環(huán)境下，焊點更容易與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成氧化層，降低焊點的導(dǎo)電性和可靠性。在汽車電子領(lǐng)域，PCB 需要承受高溫、振動等復(fù)雜工況，焊接溫度的變化對其影響更為顯著。一旦焊點出現(xiàn)問題，可能導(dǎo)致汽車電子系統(tǒng)故障，影響行車安全。像株式會社 FUJI的貼片機(jī)在應(yīng)對無鉛工藝時，需要確保更高的貼裝精度和穩(wěn)定性，以補(bǔ)償無鉛焊料潤濕性稍差的特點，為后續(xù)回流焊形成良好焊點奠定基礎(chǔ)。

對 PCB 材料性能要求提升

為了適應(yīng)無鉛工藝的高溫環(huán)境，PCB 基板材料需要具備更好的耐熱性、耐濕性和機(jī)械強(qiáng)度。傳統(tǒng)的 PCB 材料在高溫下可能會出現(xiàn)性能下降的情況，因此需要研發(fā)和采用新型材料。例如，某醫(yī)療電子企業(yè)在生產(chǎn)心臟起搏器的 PCB 時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)材料在無鉛焊接的高溫下，出現(xiàn)了嚴(yán)重的分層或通孔開裂，可能引發(fā)安全隱患。于是，該企業(yè)開始采用具有更高耐熱性的特殊基板材料。

此外，PCB 表面的鍍層材料也需與無鉛焊料相匹配。不同的鍍層材料在無鉛焊接過程中的表現(xiàn)不同，選擇不當(dāng)可能會影響焊接效果。比如，埃姆碩德焊料（長興）有限公司 提供的無鉛焊料，就需要與之適配的鍍層材料，才能實現(xiàn)良好的焊接結(jié)合，保證焊點的強(qiáng)度和可靠性。在醫(yī)療電子領(lǐng)域，PCB 的可靠性關(guān)乎設(shè)備的安全運行，材料性能的提升尤為重要。

生產(chǎn)工藝難度增加

無鉛工藝下，焊膏的印刷、元件的貼裝以及焊接過程的控制都變得更為復(fù)雜。焊膏的粘度、印刷速度等參數(shù)需要重新調(diào)整。例如，無鉛焊膏的粘度相對較高，在印刷過程中需要更精確地控制刮刀壓力和速度，以確保焊膏的均勻分布。如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能會導(dǎo)致焊膏印刷量不足或過多，影響焊接質(zhì)量。

元件貼裝的精度和穩(wěn)定性要求顯著提高。由于無鉛焊料的流動性相對較差，元件貼裝的位置偏差可能會導(dǎo)致焊接時無法與焊盤良好接觸，出現(xiàn)虛焊、冷焊等問題。像在生產(chǎn)智能手機(jī)的 PCB 時，對于 01005 甚至 008004 規(guī)格的微小元件，即使較小的貼裝位置偏差（例如 超過 ±0.03mm）也可能因無鉛焊料潤濕性稍差和流動性較低，導(dǎo)致焊料無法充分填充焊盤間隙，增加虛焊或焊點強(qiáng)度不足的風(fēng)險，影響手機(jī)的電氣性能，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致信號中斷、功能失靈等故障。而且，無鉛焊料在凝固過程中的收縮率與傳統(tǒng)焊料不同，這也進(jìn)一步增加了對元件貼裝位置精準(zhǔn)度的要求。

焊接過程的控制更是難上加難。無鉛焊接需要更精準(zhǔn)地控制溫度曲線，升溫速率、峰值溫度以及冷卻速度等參數(shù)都需要嚴(yán)格把控。升溫速率過快，可能會使 PCB 基板和元件因熱應(yīng)力過大而受損；升溫過慢，則可能導(dǎo)致焊料無法充分熔化，影響焊接質(zhì)量。峰值溫度的高低和持續(xù)時間也至關(guān)重要，若峰值溫度不足，焊料不能完全熔融，焊點的連接強(qiáng)度會大打折扣；而峰值溫度過高或持續(xù)時間過長，又會對 PCB 基板和元件造成熱損傷。冷卻速度不合適，會使焊點產(chǎn)生裂紋，降低焊點的可靠性。例如在汽車電子的 PCB 焊接中，由于汽車運行環(huán)境復(fù)雜，對焊點的可靠性要求極高，無鉛焊接過程中任何一個溫度參數(shù)控制不當(dāng)，都可能在后續(xù)車輛使用過程中引發(fā)嚴(yán)重的安全問題。

另外，無鉛工藝下的生產(chǎn)環(huán)境控制也更為嚴(yán)格。環(huán)境中的濕度、灰塵等因素對無鉛焊接的影響更大。較高的濕度可能使 PCB 基板和焊料吸收水分，在焊接高溫下產(chǎn)生蒸汽，導(dǎo)致焊點出現(xiàn)空洞、氣孔等缺陷；而灰塵顆粒可能會混入焊料中，影響焊點的導(dǎo)電性和機(jī)械性能。所以，生產(chǎn)車間需要配備更先進(jìn)的溫濕度控制設(shè)備和空氣凈化設(shè)備，以確保無鉛焊接工藝的順利進(jìn)行。這無疑進(jìn)一步增加了生產(chǎn)工藝的難度和成本。

SMT 無鉛工藝在 PCB 制造中的實施策略

選用適配的材料與設(shè)備

選擇合適用于無鉛工藝的焊膏、助焊劑等材料，其性能能夠滿足無鉛焊接的高溫要求。同時，表面貼裝展區(qū)的高精度貼片機(jī)、半導(dǎo)體制造設(shè)備展區(qū)的焊接設(shè)備，都針對無鉛工藝進(jìn)行了優(yōu)化，可提高 PCB 制造的精度和效率。

高質(zhì)量的無鉛焊膏，具有出色的熱穩(wěn)定性和潤濕性，能夠在無鉛焊接的高溫下保持良好的性能，有效減少焊點的缺陷。其在多家消費電子企業(yè)的應(yīng)用中，顯著提升了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和可靠性。某消費電子企業(yè)選用正確的無鉛焊膏和適配的焊接設(shè)備，成功解決了無鉛工藝下的焊接難題，產(chǎn)品合格率提升了 18%。

同時，內(nèi)容的焊接設(shè)備，都出現(xiàn)了對無鉛工藝進(jìn)行了優(yōu)化后，發(fā)現(xiàn)提高 PCB 制造的精度和效率。比如優(yōu)而備智自動化設(shè)備（上海）有限公司，作為全球知名的 SMT 整線解決方案提供商，其主打產(chǎn)品 ii - A1 自動貼片機(jī)等系列產(chǎn)品就可處理寬范圍元件，配備 162 個 8mm 供料器棧位及內(nèi)置矩陣托盤區(qū)，占地面積緊湊，適用于工業(yè)電子、通信、醫(yī)療等多領(lǐng)域。在無鉛工藝下，該貼片機(jī)通過先進(jìn)的視覺識別系統(tǒng)和精準(zhǔn)的運動控制算法，能夠在高溫焊接環(huán)境中穩(wěn)定運行，實現(xiàn)對微小元件的高精度貼裝，貼裝精度可達(dá)到 ±0.02mm 以內(nèi)，大大降低了因貼裝偏差導(dǎo)致的焊接不良問題。

好的貼片機(jī)，能高速高精度在 PCB 上放置元件，確保焊接質(zhì)量一致性，可適應(yīng)多種元件封裝與 PCB 尺寸，滿足批量生產(chǎn)與精密制造需求。在無鉛工藝的實踐中，這些貼片機(jī)通過優(yōu)化吸嘴設(shè)計和供料系統(tǒng)，能夠更好地應(yīng)對無鉛焊料流動性較差的特點，使元件的取放更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定。

有的無鉛回流焊爐設(shè)備制造商，開始采用了精準(zhǔn)的溫度控制系統(tǒng)和均勻的熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)，能適配不同規(guī)格 PCB 板的焊接需求，確保焊點質(zhì)量穩(wěn)定。在無鉛焊接過程中，其可以根據(jù)無鉛焊料的特性，精確控制升溫速率、峰值溫度以及冷卻速度等關(guān)鍵參數(shù)，有效避免了因溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致的 PCB 基板熱損傷、焊點裂紋等問題。某醫(yī)療電子企業(yè)使用回流焊爐后，無鉛焊接的良品率從 88% 提升到了 96%，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。

這些適配無鉛工藝的材料與設(shè)備，為企業(yè)在無鉛工藝下進(jìn)行 PCB 制造提供了有力保障，幫助企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率，從而在日益激烈的市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程

借助智能制造展和自動化的相關(guān)設(shè)備，可實現(xiàn) PCB 制造過程的自動化控制和精準(zhǔn)監(jiān)測。通過智能檢測展的檢測設(shè)備，對無鉛焊接后的 PCB 進(jìn)行全面檢測，及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷并調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。

借助智能制造展和自動化展的相關(guān)設(shè)備，可實現(xiàn) PCB 制造過程的自動化控制和精準(zhǔn)監(jiān)測。在智能制造展中，一些先進(jìn)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€ PCB 制造流程進(jìn)行實時監(jiān)控和調(diào)度。例如智能工廠管理系統(tǒng)，它可以與 PCB 制造過程中的各個設(shè)備進(jìn)行連接，實時采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)等信息。通過對這些數(shù)據(jù)的分析和處理，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏和工藝參數(shù)，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和高效性。在無鉛工藝下，智能工廠管理系統(tǒng)可以根據(jù)無鉛焊料的特性和焊接要求，自動調(diào)整焊膏印刷機(jī)的刮刀壓力、速度以及貼片機(jī)的貼裝精度等參數(shù)，大大減少了人工調(diào)整的時間和誤差。

自動化生產(chǎn)線則進(jìn)一步提升了 PCB 制造的自動化程度。它實現(xiàn)了從 PCB 上料、焊膏印刷、元件貼裝到焊接、檢測等一系列工序的自動化操作。在無鉛工藝下，生產(chǎn)線能夠按照預(yù)設(shè)的程序和參數(shù)，精準(zhǔn)地完成每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少了人為因素對生產(chǎn)質(zhì)量的影響。同時，生產(chǎn)線還具備自動故障診斷和報警功能，一旦生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)能夠及時發(fā)出警報并自動停機(jī)，避免了不良品的產(chǎn)生和設(shè)備的進(jìn)一步損壞。

通過智能檢測展的檢測設(shè)備，對無鉛焊接后的 PCB 進(jìn)行全面檢測，及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷并調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)。AOI（自動光學(xué)檢測）設(shè)備已經(jīng)可以采用了先進(jìn)的多光譜成像技術(shù)和圖像識別算法，能夠快速、準(zhǔn)確地檢測出無鉛焊接后的 PCB 上的各種缺陷，如焊點虛焊、短路、開路、焊料不足等。檢測精度可以達(dá)到微米級別，能夠檢測到非常微小的缺陷。當(dāng)檢測到缺陷后，系統(tǒng)會自動記錄缺陷的位置和類型，并將相關(guān)信息反饋給生產(chǎn)管理系統(tǒng)。生產(chǎn)管理系統(tǒng)可根據(jù)反饋的信息，為工程師提供優(yōu)化建議或（在具備閉環(huán)功能的產(chǎn)線中）輔助/驅(qū)動工藝參數(shù)的調(diào)整，從而減少類似缺陷的再次出現(xiàn)。

全流程質(zhì)量管控體系

在 SMT 無鉛工藝的 PCB 制造中，建立全流程質(zhì)量管控體系至關(guān)重要，而借助 MES 系統(tǒng)實現(xiàn)無鉛工藝參數(shù)的全程追溯，則是這一體系的核心所在。

MES 系統(tǒng)就像 PCB 制造過程中的 “超級管家”，對每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都進(jìn)行著細(xì)致入微的監(jiān)控和記錄。智能管理系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)記錄每塊 PCB 的焊接溫度曲線、焊膏印刷參數(shù)等多達(dá) 20 項關(guān)鍵數(shù)據(jù)。以焊接溫度曲線為例，系統(tǒng)會實時監(jiān)測升溫速率、峰值溫度以及冷卻速度等參數(shù)。在無鉛焊接中，升溫速率過快可能導(dǎo)致 PCB 基板和元件因熱應(yīng)力過大受損，而升溫過慢又會使焊料無法充分熔化。通過記錄的溫度曲線，一旦出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，工程師就能迅速回溯，判斷是否是溫度控制不當(dāng)所致。

對于焊膏印刷參數(shù)，如粘度、刮刀壓力、印刷速度等，系統(tǒng)同樣會詳細(xì)記錄。無鉛焊膏的粘度相對較高，印刷過程中這些參數(shù)的微小偏差都可能導(dǎo)致焊膏印刷量不足或過多，影響焊接質(zhì)量。通過分析這些記錄的數(shù)據(jù)，企業(yè)可以針對不同類型的 PCB 和無鉛焊料，優(yōu)化印刷參數(shù)設(shè)置，提高印刷質(zhì)量的穩(wěn)定性。

這些豐富的數(shù)據(jù)為工藝優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。企業(yè)可以通過對大量數(shù)據(jù)的分析，找出影響 PCB 制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素，進(jìn)而針對性地調(diào)整工藝參數(shù)、改進(jìn)生產(chǎn)流程。例如，發(fā)現(xiàn)某一批次 PCB 焊點缺陷率較高，通過追溯數(shù)據(jù)，可能會發(fā)現(xiàn)是某一時間段的焊接溫度波動異常，從而可以對焊接設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)或調(diào)整工藝。這種基于數(shù)據(jù)的工藝優(yōu)化，能夠不斷提升 PCB 制造的質(zhì)量和效率，確保在無鉛工藝下生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

關(guān)于慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展 productronica China

慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展productronica China為 SMT 表面貼裝技術(shù)的各個關(guān)鍵步驟提供了豐富的技術(shù)和產(chǎn)品資源。參展企業(yè)可在此找到提升自身生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的解決方案，共同推動電子制造行業(yè)的發(fā)展。

誠邀全球生產(chǎn)型企業(yè)的專業(yè)人士屆時蒞臨展會，共襄行業(yè)盛會！更多展會信息，請訪問在線會刊【https://onlinecatelogue.productronicachina.com.cn/】。

2026 年 3 月 25-27 日，慕尼黑上海電子生產(chǎn)設(shè)備展（productronica China）將登陸上海新國際博覽中心（E1-E5、W1-W3 館）。作為電子制造領(lǐng)域的專業(yè)展會，本屆展會將集中呈現(xiàn)全球前沿的高精度貼片機(jī)及全套配套設(shè)備，覆蓋從核心生產(chǎn)設(shè)備到智能產(chǎn)線解決方案的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。無論您深耕汽車電子、新能源、工業(yè)電子等細(xì)分領(lǐng)域，還是聚焦消費電子、醫(yī)療電子等新興賽道，都能在這里精準(zhǔn)匹配適配自身產(chǎn)能需求、精度標(biāo)準(zhǔn)與工藝特性的設(shè)備方案。近 100,000 平方米的展示空間內(nèi)，匯聚了國內(nèi)外近千家優(yōu)質(zhì)企業(yè)，您可現(xiàn)場觀摩設(shè)備動態(tài)演示、實測核心性能參數(shù)，與資深技術(shù)專家深度交流選型痛點與行業(yè)前沿趨勢，一站式完成從設(shè)備考察到合作洽談的全流程對接。誠邀電子制造領(lǐng)域?qū)I(yè)觀眾蒞臨參觀，共探技術(shù)創(chuàng)新方向，共謀產(chǎn)業(yè)升級路徑，攜手推動電子制造行業(yè)向高精度、智能化、高可靠性邁進(jìn)。更多展會詳情，可訪問官方網(wǎng)站：【http://www.whbinz.com】。