一、引言

在表面贴装技术（SMT）中，锡膏作为连接元器件和PCB焊盘的关键材料，直接影响焊接质量与产品可靠性。而锡膏的主要成分之一——锡粉，其物理和化学性质对于焊接过程具有决定性影响。

其中，锡粉的氧化率是衡量锡膏品质的重要指标之一。锡粉若被氧化，将形成难熔的锡氧化物薄膜，严重阻碍熔融焊料的润湿和扩展，直接导致**冷焊（cold solder）**问题的发生。

本文将围绕“锡膏中锡粉的氧化率对冷焊有什么影响”这一核心议题，从材料科学、电化学反应、焊接过程机制等方面展开系统性分析，深入探讨锡粉氧化率如何影响焊点形成，并提出有效的工艺控制建议，帮助提升焊接质量和制程稳定性。

二、锡膏的基本组成及锡粉简介

锡膏主要由金属粉末（通常为锡或含锡合金）+助焊剂+溶剂和添加剂组成。

其中：

• 锡粉：一般为球形或不规则颗粒，粒径范围通常为15~45μm，按类型可分为Sn63Pb37、无铅SnAgCu等；

• 助焊剂：起到去除金属表面氧化物、促进润湿的作用。

锡粉的表面极易氧化，在空气或水分存在条件下会形成氧化锡（SnO 或 SnO₂），这种氧化物在回流焊过程中无法完全还原，进而影响焊点质量。

三、什么是冷焊？其成因解析

冷焊是焊接过程中焊点未充分熔合、润湿不良或金属间未形成有效合金连接的一种缺陷。

冷焊常见表现包括：

• 焊点发灰、表面粗糙；

• 焊点虚焊、接触不良；

• 焊球偏移、焊盘浮球等。

冷焊主要原因：

1. 焊接温度不足或回流曲线不当；

2. 锡膏质量差（助焊剂活性弱、锡粉氧化严重）；

3. 元器件或PCB表面污染或氧化；

4. 印刷精度差，锡膏涂布不均匀。

本文聚焦在其中关键的锡粉氧化率因素。

四、锡粉氧化率的定义及测量方法

1. 什么是锡粉氧化率？

锡粉氧化率是指锡粉表面氧化层的质量占整个锡粉质量的比例，单位一般为 %。

• 氧化率高，说明表面被氧化严重；

• 氧化率低，表示锡粉新鲜、表面活性强。

2. 常见测量方法：

• 热重分析（TGA）：加热条件下测量质量变化，反推出氧化物含量；

• XPS表面分析：分析SnO/SnO₂比例；

• 化学滴定法：用于批量检测氧化率指标。

五、锡粉氧化率对冷焊的主要影响机理

1. 抑制润湿性

氧化锡膜为非金属性，不易被熔融焊料润湿。过多的氧化层将导致锡膏在焊盘上铺展性差，焊点“吃不住锡”，造成冷焊。

2. 降低合金反应活性

回流焊过程中，锡粉与焊盘或引脚应充分熔合形成合金层（如Cu₆Sn₅）。氧化层的存在阻碍合金反应，形成机械粘接而非金属冶金键合，引发虚焊。

3. 助焊剂无法完全还原氧化层

虽然助焊剂可部分去除氧化层，但若氧化率过高，助焊剂能力不足，则会残留未清除的氧化物，导致焊接失败。

4. 产生焊点空洞

氧化层在熔融过程中不参与润湿，而会悬浮或沉积形成焊点“气泡”或“空洞”，降低焊点强度与可靠性。

六、典型案例分析

案例1：回流焊中大量虚焊

一批采用旧锡膏的PCBA板，冷焊率高达10%。经分析：

• 锡膏已超过保质期3个月；

• 锡粉氧化率检测值为0.42%，高于行业推荐值（0.15%）；

• 助焊剂活性较弱。

结论：锡粉氧化是导致润湿不足和冷焊的主要原因。

案例2：焊点灰暗、不亮

更换为新批锡膏后，焊点光亮圆润；说明原批锡粉因存储不当被氧化，影响焊点形成质量。

七、行业标准对锡粉氧化率的建议指标

八、如何降低锡粉氧化率，防止冷焊？

1. 选用品质优良的锡膏

• 选择品牌可靠、质量稳定的锡膏供应商；

• 关注产品说明中的锡粉含氧量指标。

2. 优化储存与使用条件

• 使用冷藏（0~10℃）保存锡膏；

• 未使用部分密封保存，避免长期暴露在空气中；

• 定期检测锡膏活性，避免使用“过期”材料。

3. 提高助焊剂活性或选用含还原剂助焊剂

• 如使用含羧酸类或胺类活性组分的助焊剂；

• 保证回流温度曲线满足激活和还原要求。

4. 使用前回温充分，搅拌均匀

避免“结露”或湿气吸附引发氧化反应。

九、结语

在SMT工艺流程中，锡膏的性能对焊点质量有着决定性影响，而锡膏中锡粉的氧化率作为关键控制参数，直接关系到焊点是否能够良好润湿、可靠粘接。

锡粉氧化率过高，助焊剂无法完全去除氧化层，必然导致冷焊、虚焊、焊点空洞等质量问题，进而影响整机可靠性、使用寿命与品牌口碑。