焊接採用無鉛低溫錫膏SnBi, SnBiAg的目的？

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4 5 月, 2016

焊接採用無鉛低溫錫膏SnBi, SnBiAg的目的？錫鉍合金

無鉛低溫錫膏(LTS, Low Temperature Solder)的合金成份裡除了有錫(Sn)金屬之外，通常都含有「鉍(Bi)」金屬來降低其共熔點(eutectic point)。

目前市面上通用的無鉛錫膏SAC305的熔點為217°C，但是含鉍的錫膏Sn64Bi35Ag1的熔點則只有178°C，而Sn42Bi58的熔點則更低到只有138°C，也就是說含「鉍(Bi)」錫膏的熔錫溫度硬是比SAC305無鉛錫膏低了39°C～79°C左右。

低溫錫膏的優點：低溫配合材料特性

錫膏熔點降低的最大優點是可以解決焊接材料耐溫不足的技術問題，另外也可以達到節省成本的好處，因為回焊爐溫不用調太高就可以焊接，這符合現在環保愛地球低碳的企業文化需求，而最常使用的對象應該是FPC或是LED燈條焊接吧！

就像工作熊之前碰到RD要求要用一條三層線路(3-layers)的FPC製作HotBar焊接，而且FPC只能單面有焊墊(pad)還沒有導通孔，這麼一來HotBar的熱壓頭(Thermodes)熱量無法經由直接接觸到FPC及PCB的焊墊或是透過導通孔來有效導熱以融化銲錫，熱壓頭的熱量就必須要透過三層的FPC後才能導熱到焊錫面，可以想見其熱能累積的程度之大，因為擔心HotBar的熱量太高或加熱太久造成FPC燒焦的問題，其實更擔心會造成日後品質信賴度的問題，所以後來我們改採「無鉛低溫錫膏」來解決FPC燒焦問題。

相關閱讀：低溫錫膏製作HotBar焊接的可行性評估

低溫錫膏的缺點：焊錫強度差

不過低溫錫膏(LTS)的缺點也很明顯，就是其焊錫強度會變差，比SAC及錫鉛錫膏都來得差，也就是焊點比較容易因外力影響而發生斷裂，所以PCBA焊接後的分板(de-panel)千萬別用手掰斷，更不建議使用郵票孔的設計來去板邊；另外，回焊後的冷卻速度也不建議太快，否則容易發生焊點脆化的問題。

其次，因為低溫錫膏並非市場主流，所以交期、庫存管理、避免混料都得克服才行。

Ag是SnBi與SnBiAg的唯一差異

至於SnBi與SnBiAg的差異，就出在Ag(銀)的身上，一般來說錫膏中加入「銀」是為了改善潤濕性、加強焊點強度與提昇抗疲勞性，有利產品通過冷熱循環測試，但含銀量如果太多反而會增加脆性，所以目前普遍使用的錫膏中含銀最多的不會超過3%。

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訪客留言內容（Comments）

請問如果使用Sn42Bi58的錫膏,爐溫條件則是使用SAC305的規範,是否會有品質上的疑慮

留言 by ken.chung on 2017/05/12 @ 10:42:22

Ken,
建議你把這個問題直接詢問錫膏廠商來回答。

留言 by 工作熊 on 2017/05/12 @ 22:42:31

您好
低溫錫高Su42,Bi57.6 ,Ag0.4在SMT迴流焊無法焊接 是什麼原因
可大概敘述 謝謝

留言 by cy chao on 2020/08/24 @ 11:25:26

cy,
你應該說的是Sn42,Bi57.6 ,Ag0.4，不是Su42,Bi57.6 ,Ag0.4？
我沒有聽說過低溫錫膏無法走回流焊的問題，低溫錫膏的缺點就是焊接強度不足為主要缺點。

留言 by 工作熊 on 2020/08/24 @ 23:00:14

Sn42,Bi57.6 ,Ag0.4之錫膏,過爐需要至215度才融解,為何?

留言 by mill on 2021/02/26 @ 10:25:52

Mill,
沒頭沒尾的問題無法回答啊！我也不是神，不會知道你碰到什麼問題。

留言 by 工作熊 on 2021/02/26 @ 11:55:03

請問熊大,低溫錫膏reflow後,助焊劑呈現黑色是正常的嗎?

留言 by Will on 2021/02/26 @ 16:17:15

Will,
如果是新鮮的焊錫且剛出reflow一定都不會有黑色的助焊劑。
新鮮的焊錫出來後會出現黑色多半是有機質污染或是氧化，在回焊中燒焦。

留言 by 工作熊 on 2021/02/26 @ 19:32:05

請問大大使用低溫錫膏在和BGA錫球之間會有裂紋該如何解決呢？

留言 by Henry on 2022/07/31 @ 06:52:33

Henry,
低溫錫膏加了Bi，本來就會比較脆且降低信賴性。加少數的Ag可以增加抗疲勞度，但仍然比不上SAC合金。
建議你直接找錫膏廠商討論你的需求換錫膏，或只能額外加固，或想辦法降低造成裂紋的原因。

留言 by 工作熊 on 2022/08/01 @ 09:27:34

Henry,
關於低溫錫膏在與SAC錫球間會出現裂紋有進一步的資訊。
這個問題通常出現在使用低溫錫膏使用低溫回焊溫度時出現Hot-tearing缺點，Hot-tearing會出現在SAC錫球與SnBi錫膏的混合焊接製程的PCB焊墊表面，其實Hot-tearing也容易出現在無鉛與錫鉛的混合(hybrid)製程中，尤其好發在BGA這類已經有預焊錫的零件焊點。這是因為在焊接的過程中，SAC錫球的熔點較高，不易熔化，就算熔化後在冷卻的過程中也會較早固化，而SnBi錫膏則一定會在回焊的過程中熔化，冷卻時也會比SAC更慢固化。想像一下在回焊爐的冷卻過程中，BGA錫球已經固化或根本就未熔化，只剩下一小部分呈現漿態的SnBi焊錫，這時PCB及BGA載板也從高溫的變形中漸漸回復，高溫狀況下BGA載板與PCB的間隙較小(變形)而回溫後間隙變大(變形回復)，就會拉扯那些還未來得及完全固化的漿態SnBi焊錫，於是形成像是撕扯過的Hot-tearing裂縫。
低溫錫膏(LTS)製程有機會成為未來主流嗎？還是曇花一現？

留言 by 工作熊 on 2024/01/29 @ 19:23:49

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