低温锡膏焊接工艺是啥“黑科技”？能有效解决困扰电子产品制造流程十几年的“三高”难题

作为制造业的重要组成部分，电子行业的低碳发展，对我国实现碳达峰、碳中和具有重要影响。2022年，工信部、国家发改委、生态环境部联合印发《工业领域碳达峰实施方案》，支持电子等行业龙头企业发挥引领作用，将绿色低碳理念贯穿于产品设计、原料采购、生产、运输、储存、使用、回收处理的全过程。

近年来，采用低温焊料且不含铅的低温焊接工艺(Low Temperature Soldering,简称 LTS)备受电子行业青睐，其有效解决了困扰电子产品制造流程十几年的高热量、高能耗、高二氧化碳排放量的“三高”难题。

电子材料去铅化助推下，低温焊接工艺应运而生

合金焊料是电子行业焊接过程中最为关键的电子封装材料，它将IC、分立器件、被动元件通过焊料焊接在印制电路板上，实现电子产品最基本的功能。但在此过程中的热量、能耗与碳排放一直无法得到有效控制。

2003年，欧盟发布的WEEE（报废电子电气设备指令）和RoHS（关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令）正式生效，形成了第一部强制禁止电子产品使用铅和有限度使用卤素的法令；中国信息产业部拟定的《电子信息产品生产污染防治管理办法》提出自2006年7月1日起，投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有铅。电子装联焊接工艺从有铅焊料(SnPb)过渡到无铅焊料，电子材料无铅化的变革浪潮也正式兴起，同时让从业者开始投入到了无铅焊料的研发及量产。

据专家介绍，目前全球无铅焊料的实际应用较广泛的主要有五大系列无铅合金焊料，其按照熔点可分为三种，高温焊料（熔点在200°C以上）、中温焊料（熔点在180°C-200°C）、低温焊料（熔点低于180°C）。 

在从有铅焊料向无铅焊料转换过程中，锡银铜（Sn-Ag-Cu）系合金焊料虽然其焊接温度较高，但因为其综合成本低，无需氮气焊接环境的优势逐渐被认可。经过近10年的应用，锡银铜合金焊料被大多数企业广泛采用。

低温焊料作为低温焊接技术的重要基础材料，也已有20多年的产业研究及应用历史，已经成为业界广泛认可的标准化合金焊料。早在2006年国际电子工业联接协会（IPC）的IPC J-STD-006C-2013，日本工业标准（JIS）的JIS Z 3282-2006，以及国际标准化组织（ISO）的ISO9453-2006等，都对低温系焊料做了明确的定义和要求。

国际电子生产商联盟在2015年就启动了基于锡铋的低温焊接工艺和可靠性的研究项目，制定了一系列评测和应用标准。与此同时，国内许多锡膏厂商也开发出更多的基于锡铋合金的低温锡膏。

据介绍，经过行业多年的大量开发、试验、评估及应用，Sn-Bi低温焊接技术的商用比例在消费电子领域不断拓展提高。10多年前，低温焊接技术已广泛应用在LCD/LED显示屏、高频头、防雷元件、温控元件、柔性板等热敏感电子元器件的低温组装场景。

优势明显，低温锡膏工艺成减碳生力军

当下，中国的碳达峰、碳中和目标一方面对企业减碳化转型发展提出更高要求，另一方面，也为整个市场创造了巨大的绿色投资新机遇。

2017年，在工业和信息化部指导下，中国绿色制造联盟正式成立，为数十家世界500强企业及百余家涵盖钢铁、化工、建材、电力、能源、机械、轻工、电子信息等行业的企业和机构，给予了低温焊接技术充分肯定和支持。

目前，市场普遍应用的低温焊料是指锡铋Sn-Bi系二元合金，与高温焊料220°C的熔点相比，低温焊料Sn-Bi的熔点在139°C，能够在185°C以下进行焊接，使焊接峰值温度降低达60℃，极大改善了回流焊接过程中热应力带来的PCB和芯片翘曲风险导致的焊接可靠性缺陷，同时降低SMT组装过程中的能耗超过20%，减少了大量二氧化碳的排放。

业内专家称，新的焊接技术研究及应用是一个非常复杂的系统工程，需要在满足产品各项性能要求的同时，依据焊料合金的各项特点展开全方面的技术研究。多年来的实验表明，低温焊接符合产品的可靠性功能要求，确保了新焊接技术能够顺利应用。

随着减碳行动的普及，电子行业纷纷制定低碳相关战略，全面进入节能减碳时代。此外，根据国际电子生产商联盟（iNEMI）的预测，到 2027 年，采用低温焊接工艺的产品市场份额将从约 1% 增长至 20% 以上。其可以有效减少生产过程中的二氧化碳排放，大幅改善焊接过程中热应力导致的焊接可靠性缺陷，并降低生产成本，为减缓全球变暖、助力碳中和行动增添新动力。