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無(wú)鉛焊料困局：車(chē)載PCB面臨三大瓶頸，鍍金工藝優(yōu)化成破局關(guān)鍵
車(chē)載 PCB 這幾年跟著電動(dòng)車(chē)、智能座艙一起升級(jí)，連焊接環(huán)節(jié)都得跟上環(huán)保 + 高可靠的雙要求，歐盟 RoHS 法規(guī)早把含鉛焊料劃進(jìn)禁用名單，國(guó)內(nèi)新能車(chē)也全用無(wú)鉛焊料。但問(wèn)題來(lái)了：車(chē)載 PCB 要扛發(fā)動(dòng)機(jī)艙 150℃高溫、長(zhǎng)期振動(dòng)，還要過(guò) 10 年 / 20 萬(wàn)公里的壽命測(cè)試，無(wú)鉛焊料在這些場(chǎng)景下總掉鏈子，反而鍍金工藝通過(guò)優(yōu)化，成了彌補(bǔ)無(wú)鉛焊料短板的關(guān)鍵。
無(wú)鉛焊料的重要成分是錫，再摻點(diǎn)銀、銅，比如常用的 SAC305，比傳統(tǒng)錫鉛焊料（Sn63%/Pb37%）環(huán)保，但車(chē)載場(chǎng)景的 三高（高溫、高振動(dòng)、高可靠性）把它的短板全暴露了，主要卡在三個(gè)瓶頸：
1.車(chē)載PCB里，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的 BMS、電機(jī)控制器要長(zhǎng)期在120-150℃工作，夏天局部能到180℃。無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)比錫鉛焊料高，但高溫下的熱疲勞問(wèn)題更嚴(yán)重，焊點(diǎn)會(huì)慢慢出現(xiàn)裂紋，時(shí)間一長(zhǎng)就斷了。
2.車(chē)載 PCB 要承受不同強(qiáng)度的振動(dòng)：座艙里的中控屏 PCB 振動(dòng)加速度 5-15m/s2，底盤(pán)的傳感器PCB能到 60-100m/s2。無(wú)鉛焊料里的銀成分會(huì)形成Ag?Sn金屬間化合物，讓焊點(diǎn)變脆，振動(dòng)時(shí)容易一折就斷。
3.無(wú)鉛焊料對(duì)PCB焊盤(pán)的表面處理要求特別高。如果焊盤(pán)是普通OSP處理，無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕性差，很容易出現(xiàn)虛焊；要是焊盤(pán)鍍層太薄，高溫焊接時(shí)鍍層會(huì)被焊料吃掉，導(dǎo)致焊盤(pán)露銅生銹。
既然無(wú)鉛焊料的短板難短時(shí)間突破，行業(yè)就從PCB焊盤(pán)的鍍金工藝下手，通過(guò)三個(gè)方向優(yōu)化，讓無(wú)鉛焊料的可靠性追上車(chē)載要求：1.以前車(chē)載PCB焊盤(pán)鍍金要么一刀切厚鍍，要么薄鍍，現(xiàn)在改成分區(qū)域定制：發(fā)動(dòng)機(jī)艙、底盤(pán)等高溫高振區(qū)域的PCB焊盤(pán)，鍍金厚度加到0.3-0.5μm，比如BMS的電源焊盤(pán)，這樣能提升無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕性，減少熱疲勞裂紋；座艙里的中控、儀表盤(pán)PCB焊盤(pán)，鍍金厚度控制在0.15-0.2μm，比如 LVDS 信號(hào)焊盤(pán)，既滿足可靠性，又比厚鍍成本降低 20%。
2.傳統(tǒng)置換鍍金工藝容易在焊盤(pán)表面形成疏松鍍層，無(wú)鉛焊料焊接后，Ag?Sn化合物更容易聚集?，F(xiàn)在換成脈沖鍍金，通過(guò)電流脈沖控制鍍層結(jié)晶，讓鍍金層更致密，還能減少鍍層里的雜質(zhì)。
3.針對(duì)無(wú)鉛焊料吃鍍層的問(wèn)題，現(xiàn)在在鍍金前先預(yù)鍍一層鎳，厚度2-5μm。鎳層能擋住無(wú)鉛焊料對(duì)銅焊盤(pán)的侵蝕，還能提升鍍金層的附著力，避免鍍層脫落。
現(xiàn)在國(guó)內(nèi)主流車(chē)載PCB廠商，都已經(jīng)把無(wú)鉛焊料+分區(qū)域脈沖鍍金+預(yù)鍍鎳的組合，用在新能車(chē) PCB 上。未來(lái)還得靠無(wú)鉛焊料本身升級(jí)，比如研發(fā)低銀、加鉍的新型無(wú)鉛焊料，進(jìn)一步降低脆性；但短期內(nèi)，優(yōu)化鍍金工藝還是解決車(chē)載無(wú)鉛焊料瓶頸的蕞實(shí)際辦法。對(duì)咱們PCB行業(yè)人來(lái)說(shuō)，搞懂不同車(chē)載區(qū)域的鍍金需求，把工藝精度做上去，才能在新能車(chē) PCB 的賽道上站穩(wěn)腳。
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