SMT课堂 | 锡膏中为什么要加入微量金属？

到目前为止，锡仍然被认为是最佳的焊接材料。即使如今最受欢迎的无铅锡膏也是由锡构成的，唯一的不同在于其不含铅。

纯锡的熔点是231.9摄氏度，这个温度对于电路板组装中的焊接是不合适的，因为有些电子元器件不能接受如此高的温度。因此，纯锡粉末中需要加入一些微量金属，例如银（Ag），铟（In），锌（Zn），锑（Sb），铜（Cu），铋（Bi）等，当然，锡仍然是锡膏的主要成分。随着微量金属加入到纯锡粉末中，锡膏的熔点就会降低至电路板组装可以接受的程度，这样既有利于量产，又可以节省能源。

锡膏中加入微量金属的另一个目的在于提升焊球的质量，比如其韧性或者强度，这样焊接之后的焊球便能在各个方面达到完美，包括机械性、电性和热力性能。

这样，我们不难理解含铅锡膏的大部分是由Sn63Pd37构成的原因了。加入Sn63Pd37的锡膏熔点为183摄氏度，该温度比纯锡的熔点低很多。对于无铅锡膏来说，如果加入一些SAC305，锡膏的熔点可以低至217摄氏度；如果加入一些SCN，熔点可以将至227摄氏度。无论是217摄氏度还是227摄氏度，都比纯锡的熔点，231.9摄氏度要低，更有利于电路板组装中焊接的完成。

两种高熔点金属按照一定比例混合在一起之后，合金的熔点反而下降，这是为什么呢？事实上，混合之后，合金的化学性质变化了，这并不是我们讨论的重点，在此不再赘述。

可以加入锡膏中使焊接变得更方便进行的微量金属有很多，那么接下来，我们就来了解一下加入每种金属之后的功能。

● 银（Ag）

  一般说来，向锡膏中加入银的目的是提升焊接的润湿性，强度和抗疲劳性，而且，锡膏能够通过冷热循环测试。但是，如果加入太多的银（通常超过4%），焊球反而会变得脆弱。

● 铟（In）

  铟金属可能是使混合后的金属合金熔点变得最低的一种金属了。52In48Sn的最低熔点可以低至120摄氏度，77.2Sn/20In/2.8Ag的熔点可以低至114摄氏度。在一些情况下，低熔点的焊料往往由于其良好的物理特性和润湿性，成为一个好的选择。不过，铟金属是稀有金属，所以价格十分昂贵。因此，铟很难大规模使用。

● 锌（Zn）

  因为锌十分普遍，所以其采购价格低廉，这一点和铅类似。虽然锌锡的熔点比纯银的熔点低，但是焊接的效果没有不同。但是，锌有一个明显的缺点，那就是它很容易和空气中的氧气反应，生成氧化物。该氧化物会降低焊接的润湿性，很多锌会飞溅出来，焊接质量下降。

● 铋（Bi）

  铋在降低金属合金熔点方面表现优异。合金Sn42Bi58的熔点为138摄氏度，Sn64Bi35Ag1的熔点是178摄氏度。锡，锌和铋合金的熔点可以低至96摄氏度。金属铋在焊接润湿性以及物理性质方面表现优异。在无铅焊接流行后，人们对铋金属的需求显著上升，铋主要应用于不能承受高温焊接的产品上，锡铋合金的最大缺点是脆性以及强度不足，这就是为什么要加入一点银来提高强度和抗脆性。

● 镍（Ni）

  在焊料中加入镍不是为了降低熔点。毕竟，与镍锡合金相比，纯锡的熔点更低。加入一些镍只是为了防止铜基板在焊接过程中溶解。我们在波峰焊接过程中要尤其使用镍，防止OSP板发生“咬铜”现象，这样，包含SnCuNi（SCN）合金的焊接棒便可以应用在波峰焊接中了。

● 铜（Cu）