PCB科技 - ​ PCBA演講廳：向錫膏中添加其他微量金屬

目前為止, “錫”仍是最好的焊接材料, 無鉛錫膏的成分也是基於“錫”, 但是“線索”被移除了.

純錫的熔點高達231.9°C. 事實上, 它不適用於一般情况 PCBA組件 焊接. 換句話說, 一些電子零件仍然難以滿足如此高的溫度要求. 因此, 電路板組件中的焊料必須以“錫”為主要資料. 然後添加其他合金焊料, such as silver (Ag), indium (In), zinc (Zn), antimony (Sb), copper (Cu), bismuth (Bi) 和其他微量金屬，以降低其熔點，實現大規模生產和節能的主要目的.

你知道在焊料中添加這些微量金屬的目的嗎？

添加其他金屬的第二個目的是改善焊點的特殊要求，例如提高焊料的韌性和强度，以獲得理想的機械、電力和熱效能。

囙此，當“鉛”的含量不受控制時，錫膏的成分主要是錫鉛Sn63Pd37，其共晶點可以大幅降低到183°C。現時的無鉛錫膏，例如，當SAC305（錫-銀-銅）由銅制成時添加少量銀，其共晶點可以降低到217°C， 在加入少量銅和鎳製備錫-銅-鎳（SCN）時，其共晶點為227℃，均優於純錫，錫的熔點較低。

為什麼兩種高熔點金屬按一定比例混合後，共晶點大大降低？

到目前為止，“錫”仍然是世界上最好的電子零件焊接材料，通常與錫結合使用的其他金屬包括：銀（Ag）、銦（in）、鋅（Zn）、銻（Sb）、銅（Cu）和鉍（Bi）。。。 以下簡要介紹了這些錫膏中可能含有的微量金屬的特性和用途：

銀（Ag）：

一般來說，在錫膏中添加“銀”（Ag）是為了提高焊料的潤濕性，增强焊點强度，提高耐疲勞性。 添加“銀”有利於產品通過冷熱迴圈測試，但如果“銀”含量過高（按重量計超過4%），焊點反而會變脆。

銦（In）：

銦（In）可能是在可以與錫形成合金的金屬中發現的熔點最低的元素。 銦錫（52In48Sn）合金的最低溫度可以達到120°C，77.2Sn/20In/2.8Ag合金的熔點更低，只有114°C。低溫焊料在某些特殊場合是更好的選擇，但現時似乎不適合整個電子組裝行業。 銦具有很好的物理和潤濕效能，但銦非常稀有，囙此價格非常昂貴，不具備大規模應用的可能性。

鋅（Zn）：

“鋅（Zn）”是一種非常常見的礦物，囙此價格非常便宜，幾乎與鉛的價格相差很大。 雖然鋅錫合金的熔點低於純錫（91.2Sn8.8Zn熔點200°C），但差异並不明顯，而且鋅有一個很大的缺點，它會與空氣中的氧氣（O2）快速反應。， 形成一層穩定的氧化物，阻礙焊料的潤濕性。 在波峰焊接過程中，這一結果會產生大量浮渣，甚至影響焊接質量。 囙此，鋅合金的現代焊接工藝逐漸被排除在外。

鉍（Bi）：

“鉍”在降低錫合金熔點方面也很明顯. Sn42Bi58的熔點低至138℃, 而Sn64Bi35Ag1的熔點僅為178℃. 如果是罐頭/領導/鉍合金鉍的熔點可低至96攝氏度. “鉍”具有很好的潤濕效能和更好的物理性能. 無鉛焊料流行之後, 其需求顯著增加, 它主要用於某些 PCB產品 不能在高溫下焊接的. 例如, 一些照明使用焊接在柔性板上的LED.

錫鉍合金的焊點强度和脆性不足是其最大的缺點，即可靠性不高。 囙此，一些人添加少量“銀”以提高焊點强度和抗疲勞性。 不幸的是，它的實力仍然不能令人滿意。 在選擇這種低溫焊料合金時必須特別注意，否則可以添加膠水以增强其抗衝擊性和抗疲勞性。

鎳（Ni）：

Adding "Nickel (Ni)" to the solder is not to lower the melting point. 在鎳錫合金比率中, 100%純錫的熔點最低. 向焊料中添加少量“鎳”的原因純粹是為了抑制PCB在焊接過程中銅基板的溶解, 尤其是在 PCB波峰焊 process (Wave Soldeirng) to prevent the occurrence of copper biting on the OSP board. 通常地, it is recommended to use a tin rod with a "nickel" SnCuNi (SCN) alloy ( Solder-bar).

銅（Cu）：

在焊膏中加入少量“銅”可以增强焊料的硬度，從而提高焊點的强度。 少量銅也可以减少烙鐵尖端焊料的腐蝕。 錫膏中的銅含量通常要求重量比在1%以內，如果超過1%，焊接質量可能會受到影響。