SMT課堂 | 錫膏中為什么要加入微量金屬？

到目前為止，錫仍然被認為是最佳的焊接材料。即使如今最受歡迎的無鉛錫膏也是由錫構成的，唯一的不同在于其不含鉛。

純錫的熔點是231.9攝氏度，這個溫度對于電路板組裝中的焊接是不合適的，因為有些電子元器件不能接受如此高的溫度。因此，純錫粉末中需要加入一些微量金屬，例如銀（Ag），銦（In），鋅（Zn），銻（Sb），銅（Cu），鉍（Bi）等，當然，錫仍然是錫膏的主要成分。隨著微量金屬加入到純錫粉末中，錫膏的熔點就會降低至電路板組裝可以接受的程度，這樣既有利于量產，又可以節省能源。

錫膏中加入微量金屬的另一個目的在于提升焊球的質量，比如其韌性或者強度，這樣焊接之后的焊球便能在各個方面達到完美，包括機械性、電性和熱力性能。

這樣，我們不難理解含鉛錫膏的大部分是由Sn63Pd37構成的原因了。加入Sn63Pd37的錫膏熔點為183攝氏度，該溫度比純錫的熔點低很多。對于無鉛錫膏來說，如果加入一些SAC305，錫膏的熔點可以低至217攝氏度；如果加入一些SCN，熔點可以將至227攝氏度。無論是217攝氏度還是227攝氏度，都比純錫的熔點，231.9攝氏度要低，更有利于電路板組裝中焊接的完成。

兩種高熔點金屬按照一定比例混合在一起之后，合金的熔點反而下降，這是為什么呢？事實上，混合之后，合金的化學性質變化了，這并不是我們討論的重點，在此不再贅述。

可以加入錫膏中使焊接變得更方便進行的微量金屬有很多，那么接下來，我們就來了解一下加入每種金屬之后的功能。

● 銀（Ag）

  一般說來，向錫膏中加入銀的目的是提升焊接的潤濕性，強度和抗疲勞性，而且，錫膏能夠通過冷熱循環測試。但是，如果加入太多的銀（通常超過4%），焊球反而會變得脆弱。

● 銦（In）

  銦金屬可能是使混合后的金屬合金熔點變得最低的一種金屬了。52In48Sn的最低熔點可以低至120攝氏度，77.2Sn/20In/2.8Ag的熔點可以低至114攝氏度。在一些情況下，低熔點的焊料往往由于其良好的物理特性和潤濕性，成為一個好的選擇。不過，銦金屬是稀有金屬，所以價格十分昂貴。因此，銦很難大規模使用。

● 鋅（Zn）

  因為鋅十分普遍，所以其采購價格低廉，這一點和鉛類似。雖然鋅錫的熔點比純銀的熔點低，但是焊接的效果沒有不同。但是，鋅有一個明顯的缺點，那就是它很容易和空氣中的氧氣反應，生成氧化物。該氧化物會降低焊接的潤濕性，很多鋅會飛濺出來，焊接質量下降。

● 鉍（Bi）

  鉍在降低金屬合金熔點方面表現優異。合金Sn42Bi58的熔點為138攝氏度，Sn64Bi35Ag1的熔點是178攝氏度。錫，鋅和鉍合金的熔點可以低至96攝氏度。金屬鉍在焊接潤濕性以及物理性質方面表現優異。在無鉛焊接流行后，人們對鉍金屬的需求顯著上升，鉍主要應用于不能承受高溫焊接的產品上，錫鉍合金的最大缺點是脆性以及強度不足，這就是為什么要加入一點銀來提高強度和抗脆性。

● 鎳（Ni）

  在焊料中加入鎳不是為了降低熔點。畢竟，與鎳錫合金相比，純錫的熔點更低。加入一些鎳只是為了防止銅基板在焊接過程中溶解。我們在波峰焊接過程中要尤其使用鎳，防止OSP板發生“咬銅”現象，這樣，包含SnCuNi（SCN）合金的焊接棒便可以應用在波峰焊接中了。

● 銅（Cu）