PCBA大讲堂：介绍认识【锡膏(solder paste)】的基本知识

锡膏是现在科技进步不可或缺的材料之一，它被用来焊接电子零件于电路板上，让我们有机会享受日新月异的电子产品。也因为有锡膏的发明间接促成了PCBA电子组装科技的极小化，让原本大如砖头的大哥大可以变身为口袋装得下的智慧型手机。

而锡膏之所以被称之为「膏」，则是因为它跟我们每天拿来刷牙的牙膏还真有点像，在融锡焊接以前，它可以用来黏住放在电路板表面的电子零件，让些零件既使在些微的振动下也不至于移动位置；当然其最大的作用就是用来将电子零件焊接于电路板，达到电子讯号连通的目的。

可是你知道在你平常看到的这些锡膏，其主要成份除了「锡」之外，还有些什么其他的东西在里面吗？

锡膏的成份主要可以分为助焊剂(flux)与锡粉(powder)两大部分。

锡粉（Powder）

锡粉也就是金属合金，主要用途在体现焊接的强度，其主要成份包含有下列几种：

　Sn(锡 )

　Ag(银)

　Cu(铜)

　Bi(铋)

锡粉会因为不同锡膏的编号而有不同成分及比率组成，但既使是相同的编号但厂牌不一样，其成份也会有些许的不一样，有些可能是为了避开专利，有些则是自己的独门秘方。以目前最多人使用的SAC305为例，就是使用锡(Sn，96.5%)、银(Ag，3%)、铜(Cu，0.5%)比率的锡膏；而SAC0307，则是使用锡(Sn，99%)、银(Ag，0.3%)、铜(Cu，0.7%)比率的锡膏。

锡粉除了成份不一样之外，锡粉的颗粒大小也有不同，而且根据不同的锡粉大小给出了锡粉的编号，可是这个锡粉大小的编号老实说并没有统一，只是各家厂牌大概都使用号码越小的颗粒越大的默契。

锡粉的编号及直径尺寸大致如下，下表依据【IPC J-STD-006A】，但各家锡膏供应商其实会有其他锡粉的编号规格，比如说为了因应需求而有Type4.5或Type7、Type8，规范之外的规格可能各家就会有些许的不同：

锡粉的直径越小，基本上落锡量就越好。因为颗粒小就越容易滚落下钢板的开口，也就是说越容易透过钢板印刷于电路板上，而且较不易残留于钢板上开口边缘，有助提高细间距零件的印刷能力，也比较能够获得一致性的锡膏印刷量；而且较小的锡粉也较能提高其耐坍塌性，润湿的效果也较好。

但锡粉越小也越容易氧化，可能需要辅以氮气(N2)来降低其氧化的速度达到良好的吃锡效果，尤其是使用5号以上焊接大焊垫的零件（如屏蔽框）时。这是因为锡粉越小，其与空气接触的面积就越大，所以也就越容易氧化。所以挑选锡膏时并不是锡粉的颗粒越小就越好，而是要视产品的需求来决定，而且还得规定锡膏颗粒的均匀度。

一般SMT贴焊时大多采用3号锡粉，而细间距或小型焊垫的贴焊则采用4号锡粉。Type5及Type6的锡粉通常用在【Flip Chip】或【CSP】的bump上。锡粉的价钱也是越小越贵，因为越不容易製造出来。

我们虽然不希望锡膏有氧化的现象，但锡膏再怎么处理还是会有些氧化的残留，尤其是在金属颗粒表面上的些微氧化反而可以防止锡膏在还没正式印刷于电路板前就自相融合在一起了。因为相同的纯金属摆放在一起会产生互相融合的问题，就叫作「物以类聚」吧。

氧化基本上有三要素：温度、空气、水。

锡粉的外形有球形及椭圆形两种，球形印刷适用范围广，表面积小，氧化度低，焊点光亮；椭圆形则较差。
 

助焊剂（Flux）

助焊剂其实就是将锡膏变成膏状的最大推手，因为助焊剂内含溶剂可以将所有的物质混合在一起成为膏状。

而「助焊剂」的用途与主要功能则在去除金属表面的氧化物及脏东西，而且于高温作业时可以在金属的表面形成薄膜以隔绝空气，让锡膏不易氧化，其组成主要包括下列四种成份:

　树脂松香：40~50%。 

可分成天然树脂(Rosin)或是人工合成的松香(Resin)，通常有铅锡膏使用Rosin，而无铅锡膏採用Resin，松香可以在被焊金属的表面形成保护层以隔绝空气，所以可以氧化，带有黏性，略具清洁金属表面的能力。

　活性剂(activator)：2~5%。 

主要成分为有机酸、卤素，具有强力清洁金属表面的能力，常用于回流焊过程中作为清洁剂之用，可溶解金属表面的氧化物，提高焊接效果。卤素具有剧毒，为符合现今的环保需求，无卤锡膏已经是一种趋势，只是其去氧化能力超强且便宜，所以现在还是经常被使用于某些锡膏当中，

　溶剂(solvent)：30%。 

包含乙醇、水等成份。这些溶剂在锡膏的预热过程中就蒸发掉了，所以并不会影响到整个锡膏的焊锡性，它可以帮助溶解并混合助焊剂中的不同化学物质，让助焊剂的涂佈可以更均匀，提升助焊剂的效果，它也让助焊剂更易于受到人们的掌握，可以用来控制锡膏的黏度及流动性。如果回焊的预热温度升温太快，可能会立即煮沸这些溶剂并造成锡膏喷溅的问题。

　增稠剂(rheology modifier)：5%。 

提供触变性（thixotropy）或摇变性，用以控制锡膏的黏度，增强锡膏的抗坍塌性，让锡膏印刷于电路板后仍能保持原有的形状不至于摊它致造成短路。

另外，还有一件事必须提醒您的，锡膏如果以重量来计算其比率，锡粉与助焊剂的比率大约90%:10%，因为锡粉比较重；但是如果以体积来计算其比率，则锡粉与助焊剂的比率大约50%:50%，这个会影响到焊接后锡膏量的计算。