到目前為止，「錫」仍然是最好的焊接材料 ，無(wú)鉛錫膏的成分也是以「錫」為主體，只是移除了「鉛」。
純錫的融點(diǎn)高達(dá)231.9°C，其實(shí)不利使用于一般的PCBA組裝焊接，或者說(shuō)目前仍然有些電子零件較不易達(dá)到這樣的高溫要求，所以電路板組裝中的焊料必須以「錫」為主材料，然后加入其他的合金焊料，比如銀(Ag)、銦(In)、鋅(Zn)、銻(Sb)、銅(Cu)、鉍(Bi)…等微量金屬，來(lái)降低其融點(diǎn)，以達(dá)到可以量產(chǎn)并節(jié)省能源的主要目的。
你知道在焊料中添加這些微量金屬的目的是什么嗎？
添加其他金屬的次要目的則是用來(lái)改善焊點(diǎn)的特殊需求，比如說(shuō)改善焊錫的韌度(Toughness)與強(qiáng)度(Strength)，以得到較理想的機(jī)械、電氣和熱性能。
所以，當(dāng)初在還未管制「鉛」含量時(shí)，錫膏的組成多以錫鉛Sn63Pd37為最大宗，其共熔點(diǎn)可以大幅下降到183°C，現(xiàn)在的無(wú)鉛錫膏，比如說(shuō)加入少許的銀與銅作成SAC305（錫銀銅），其共熔點(diǎn)也可以下降到217°C，而加入少許的銅及鎳作成SCN（錫銅鎳），其共熔點(diǎn)則變成227°C，全部都比純錫的熔點(diǎn)來(lái)得低。
為什么原本兩個(gè)熔點(diǎn)都很高的金屬，以一定比率混在一起之后其共熔點(diǎn)反而會(huì)大大降低，這其實(shí)是個(gè)很有趣的題目，有興趣的朋友可以先參考這一篇文章【錫鉛的二元平衡金相圖】。
截至目前為止，世界上還是以「錫」為電子零件最好的焊接材料，而通常拿來(lái)與錫配合使用的其他金屬還包括有：銀(Ag)、銦(In)、鋅(Zn)、銻(Sb)、銅(Cu)以及鉍(Bi)…等，下面就這這些錫膏中可能包含的微量金屬的特性及用途稍做說(shuō)明：
銀(Ag)：
一般來(lái)說(shuō)在錫膏中加入「銀(Ag)」是為了改善焊接的潤(rùn)濕性，并用來(lái)加強(qiáng)焊點(diǎn)強(qiáng)度，提高抗疲勞性。添加了「銀」有利產(chǎn)品通過(guò)冷熱循環(huán)測(cè)試，不過(guò)「銀」含量如果太高（重量比超過(guò)4%)，焊點(diǎn)反而將會(huì)變脆。
銦(In)：
「銦(In)」可能是到目前為止已發(fā)現(xiàn)金屬中可以與「錫」形成合金熔點(diǎn)最低的元素，銦錫(52In48Sn)合金的最低溫度可以來(lái)到120℃，而77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔點(diǎn)則更低，只有114℃。在某些特定場(chǎng)合低溫焊料是一個(gè)比較好的選擇，但就目前整個(gè)電子組裝業(yè)界來(lái)說(shuō)似乎不太合適。銦具有非常良好的物理和潤(rùn)濕性質(zhì)，但是銦非常稀有，所以非常昂貴，也不具備大規(guī)模應(yīng)用的可能性。
鋅(Zn)：
「鋅(Zn)」是一種非常普遍的礦產(chǎn)，所以價(jià)格非常的便宜，幾乎與鉛的價(jià)格差多。鋅錫合金的熔點(diǎn)雖然比純錫低（91.2Sn8.8Zn熔點(diǎn)200°C）但是差異并不是那么明顯，而且鋅有個(gè)非常大的缺點(diǎn)，它會(huì)跟空氣中的氧(O2)迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層穩(wěn)定的氧化物，阻礙焊錫的潤(rùn)濕性，在波峰焊過(guò)程中，這樣的結(jié)果則會(huì)產(chǎn)生大量錫渣，甚至影響到焊接的品質(zhì)。因此鋅合金現(xiàn)代的焊接制程漸漸的被排除在外。
鉍(Bi)：
「鉍(Bi)」在降低與錫合金的熔點(diǎn)上比表現(xiàn)也非常明顯，Sn42Bi58的熔點(diǎn)則更低到只有138°C，而Sn64Bi35Ag1的熔點(diǎn)也只有178°C，如果是錫/鉛/鉍合金的熔點(diǎn)更可以低到只有96℃，「鉍」具有非常好的潤(rùn)濕性質(zhì)和較好的物理性質(zhì)，無(wú)鉛焊錫開始流行后其需求明顯增加，最主要運(yùn)用在某些無(wú)法高溫焊接的產(chǎn)品上，比如某些照明用焊接在軟板上的LED。
錫鉍合金的焊點(diǎn)強(qiáng)度不足及脆性為其最大缺點(diǎn)，也就是其信賴度不佳，所以才會(huì)有人添加少量的「銀」來(lái) 提升焊點(diǎn)強(qiáng)度與提升抗疲勞性，可惜其強(qiáng)度仍然差強(qiáng)人意，選用此類低溫焊錫合金時(shí)須特別留意，或是輔以膠水強(qiáng)化其抗沖擊及抗疲勞強(qiáng)度。
相關(guān)延伸閱讀：焊接采用無(wú)鉛低溫錫膏SnBi, SnBiAg的目的？
鎳(Ni)：
將「鎳(Ni)」添加到焊料內(nèi)并不是為了降低熔點(diǎn)，在鎳錫合金比率中反而100%純錫的熔點(diǎn)是最低的，之所以在焊料中添加少量的「鎳」純粹是為了抑制焊接過(guò)程中銅基材的溶解，尤其是在波焊制程(Wave Soldeirng)中防止OSP板出現(xiàn)咬銅情形發(fā)生，一般波焊建議使用有添加「鎳」的 SnCuNi (SCN) 合金的錫棒（Solder-bar）。
銅(Cu)：
錫膏中加入少許的「銅(Cu)」可以加強(qiáng)焊錫的剛性，所以可以提升焊點(diǎn)強(qiáng)度，少量的銅也可以降低焊料對(duì)烙鐵頭的熔蝕作用，銅在錫膏中的含量通常要求要重量比在1%以內(nèi)，如果超過(guò)1%將可能危害到焊接品質(zhì)。
深圳宏力捷推薦服務(wù)：PCB設(shè)計(jì)打樣 | PCB抄板打樣 | PCB打樣&批量生產(chǎn) | PCBA代工代料
簡(jiǎn)體中文
English
