錫膏合金元素：銀、銅、鎳、鉍、銦、鋅各自的作用，從拆合金名、看元素、比取捨到驗證的 5 個階段

錫膏裡的金屬粉末，是「錫加幾種配料」的合金：銀、銅是主要配料（SAC305 是錫 96.5%、銀 3.0%、銅 0.5%），鎳、鍺、鈷這類微量元素常只加百分之零點零幾（銻的量差很多）；鉍、銦、鋅則是用來把熔點降下來。每個元素都是好處配一個代價：銀讓熱循環壽命變長，但貴，銀多了落摔較差；銅與錫形成共晶，並減少板上的銅被溶掉；鎳在錫銅合金裡加約 0.06%，流動性就明顯變好；鉍使延展性下降，銦貴，鋅容易氧化。做法是：先把合金名稱拆開，再逐一看元素在做什麼，依「熔點、強度、成本、現場好不好焊」比取捨，現場出現狀況時反推元素的線索，之後要求供應商提供完整成分與驗證資料，並用自家的板子做試驗。

• 主角與配角：銀、銅是 SAC（Sn-Ag-Cu，錫銀銅）合金的主要元素；鎳、鍺、鈷是微量添加，量小到名稱裡常不寫（階段①）。
• 降熔點的元素各有代價：鉍（錫鉍共晶 138 °C）延展性差，銦（約 118 到 120 °C）稀少昂貴，鋅（199 °C）易氧化（階段②）。
• 銀多銀少是取捨：一份公開的熱循環試驗裡，192 I/O 的 BGA 的特徵壽命，SAC305 約 2,107 次循環、SAC105 約 1,473 次、SAC0307 約 1,327 次；低銀較便宜、落摔較好，但熱循環壽命較短（階段③）。
• 驗證不能只看名稱：要完整成分（含微量元素）、熔點、錫膏性能，以及用自家板子做的熱循環與落摔結果（階段⑤）。

錫膏標籤上的合金怎麼讀，見〈錫膏成分與規格怎麼看？標籤上 6 個欄位逐一讀懂〉；本文從「每個元素加進去做什麼」開始講。低溫錫膏（錫鉍系）要不要導入、錫鉛合金的相圖、焊點金屬間化合物（IMC，Intermetallic Compound）的成長機制、焊料粉末的製造與助焊劑，不在本文。下面每個階段寫了：怎麼做、公開資料怎麼說、嘉鴻能幫的；來源、例外與條款放在文末的「備註」。

階段①：先把合金名拆開，分出主角和配角

先拆名稱，才知道後面要查哪幾個元素。

怎麼做：

• 把名稱裡的每個數字對到元素，算出「其餘是錫」有多少。
• 看有沒有名稱沒寫的微量元素（鎳、鍺、銻、鈷、鉍）；沒寫量的，請供應商提供。
• 同一個名稱（例如 SAC305），不同廠商的微量元素可能不同；換廠牌時，當成換合金來驗證。

嘉鴻能幫的：

• 錫膏與錫絲：錫膏／錫絲系列（頁面寫的是無鉛：錫膏 SAC305、T4 粉、無鹵素；錫絲有 SAC305 0.3、0.4、0.6 mm，與 Cu0.7 0.6、0.8、1.0 mm）。
• 銻是主要元素的例子：無鉛錫絲 Sn88Sb12（頁面寫熔點 260 °C、工作溫度 450 ± 20 °C、線徑 0.8 mm、每捲 20 g）。
• 價格與庫存，請洽詢。

階段②：一個一個看元素在做什麼

先看主要元素。每個元素的好處與代價，要一起看。

再看常以微量添加的元素（銻的量差很多：公開資料裡有 0.5%、1.4%，也有 5% 與 12% 的合金）：

怎麼做：

• 先決定在意哪一件事（熔點、強度、成本、現場好不好焊），再看對應的元素。
• 每個好處都有代價；看到好處，也要問代價是什麼。
• 微量元素要問「加多少」：太少沒效果，太多可能變差。
• 只加一點點的元素，不一定動到熔點：一所泰國大學的研究（2018 年）在錫銅鎳鍺裡加銀、鉍、銦、銻，熔點與抗拉強度的變動都很小，潤濕除了銻之外都改善，金屬間化合物層變厚。

嘉鴻能幫的：

• 單一金屬的粒、絲、片，可做實驗室配料：金屬粒系列有錫粒、銀粒、鎳粒與無氧銅粒；金屬絲系列有銦絲、銀絲與鈷絲；金屬片系列有銦片、銀片與鈷片；鋁粒與鋅粒有鋅粒。各頁寫的用途是科研蒸鍍、熔煉配料與低溫焊封實驗。
• 價格與庫存，請洽詢。

階段③：比合金系列的取捨

元素看完，再把它們組成的合金系列放在一起比。

怎麼做：

• 先問產品怕什麼：手持、會摔的看落摔；長期冷熱交替（車用、戶外）的看熱循環；零件怕熱的看熔點。
• 依此選合金系列，再看微量元素；不要只比單價。
• 公開試驗是特定的板子與條件；您的板子結果可能不同，要自己試（階段⑤）。

嘉鴻能幫的：

• 錫膏與錫絲：錫膏／錫絲系列（見階段①）。
• 錫條：錫棒（頁面寫用於波焊與噴錫；選項有錫銀銅（SnAg0.3Cu0.7）、錫銅（SnCu0.7）與「SN60%(6040)」）。
• 實測峰值溫度：爐溫測試儀（頁面寫 7、9、12 通道、熱電偶自動設定、保固 2 年）。
• 價格與庫存，請洽詢。

階段④：現場出現狀況，從元素找線索

現象只是線索：助焊劑、爐溫與板子的鍍層，也會造成同樣的現象。

怎麼做：

• 先把現象與批次、爐溫曲線、板子的表面處理一起記下來，再查元素。
• 要確認是不是合金造成：同一個爐溫曲線、同一種板子，換批或換合金做對照。
• 懷疑鉍與有鉛混用時，先查零件腳、錫膏、板子各是哪種。

嘉鴻能幫的：

• 看焊點外觀與撬開後的斷面：高畫質 7 吋數位顯微鏡（頁面寫 1–1200 倍（JH-G1200）與 1–1600 倍（JH-G1600）連續變焦，可拍照、錄影）、4K 3D 數位顯微鏡（頁面寫內建測量系統）。
• 爐溫曲線的前後對照：爐溫測試儀。
• 價格與庫存，請洽詢。

階段⑤：要供應商給什麼、自己怎麼驗證

名稱看完、取捨比完，之後用資料與試驗確認。

怎麼做：

• 先要成分報告，沒有完整成分，就不要拿名稱當依據。
• 熔點、錫膏性能這類可以在實驗室做的，先做；熱循環與落摔要花時間，挑怕的那一項做。
• 公開論文的壽命數字，只能看相對的趨勢，不能拿來換算成您的產品壽命。

嘉鴻能幫的：

• 熱分析的耗材：DSC 鋁盤（一次性的樣品盤，頁面列了標準型 40 µL 與自動進樣型 50 µL 兩款，每盒 400 組；頁面寫溫度範圍零下 170 到 600 °C）。
• 實測爐溫：爐溫測試儀（見階段③）。
• 價格與庫存，請洽詢。

常見問題

Q1：低溫錫膏（錫鉍）適合用在什麼情況？

錫鉍錫膏適合零件或板材怕熱、需要把迴焊爐溫降下來的情況：錫鉍共晶的熔點是 138 °C（NIST 焊料資料庫），比錫銀銅三元共晶的約 217 °C 低很多。代價是鉍讓延展性下降，2020 年的一篇低溫焊料回顧也提到鉍析出可能造成脆性破壞，手持、會摔的產品要先做落摔試驗。另外不要和有鉛零件腳或有鉛錫混用，維基百科 Solder 條目寫到這種組合可能出現約 95 °C 就熔化的相（該段沒有引用出處）（見本頁階段②、④）。

Q2：錫膏含銀越高越好嗎？SAC405 會比 SAC305 好嗎？

不一定。維基百科 Solder 條目（引論文）寫到，銀高於約 3% 時可能長出大片的 Ag3Sn 片狀結晶，成為裂縫的起點；一所美國大學可靠度研究中心的 2013 年論文，也把 SAC405 較差的表現歸因於這種大片 Ag3Sn，但論文說明這是假設、失效分析尚未完成。銀多也代表成本較高、落摔較差，銀量要依產品怕冷熱循環還是怕摔來選，並用自家板子驗證（見本頁階段②、③）。

Q3：錫鋅錫膏熔點只有 199 °C，為什麼很少看到？

鋅極易氧化與腐蝕，現場不好焊：NIST 焊料資料庫在 Sn-9Zn 旁註明腐蝕與錫渣多，含 6% 鋅的錫銀銅合金在 250 °C 的接觸角是 77°，潤濕偏差。鋅也會和銅形成脆的銅鋅化合物；維基百科 Solder 條目另寫它不能用在波焊、錫膏保存期較短（該段沒有引用出處）。熔點雖低，要先處理潤濕、保存與焊點脆化的問題，評估時請連同助焊劑一起試（見本頁階段②）。

Q4：無銀的錫銅（SnCu0.7）可以取代 SAC305 嗎？

要看產品怕什麼：錫銅不含銀、成本較低，但熔點 227 °C，比 SAC305 的液相線 220 °C 高（NIST 焊料資料庫），潤濕也較慢。2013 年一份 BGA 熱循環論文（零下 15 到 125 °C）裡，一款無銀錫銅系合金在 192 I/O 的特徵壽命約 1,077 次，約為 SAC305（約 2,107 次）的一半。長期冷熱交替的產品（如車用、戶外），建議用自家板子做熱循環後再決定；公開論文的數字只看相對趨勢（見本頁階段③）。

Q5：同樣標 SAC305，換一家供應商的錫膏要重新驗證嗎？

要。SAC305 只說明銀 3.0%、銅 0.5%，鎳、鍺、銻、鈷這類微量添加常不寫在名稱裡，不同製造商可能加得不一樣，而微量元素太少沒效果、太多可能變差。一篇 2020 年的 J-STD-006 專欄（作者自稱是該標準的 chairman，屬評論、非標準原文）提到，收錄合金時要提供所有元素（含微量元素）的含量與分析方法；換供應商時先要完整成分報告，再當成換合金、小批試產後放量（見本頁階段①、⑤）。

備註：來源與例外

以下給需要核對的人看，不看也不影響上面的做法。您的客人給的規範、工廠的書面規格與本文不同時，以它們為準。

各做法的出處

此為一般情況，仍需視個案而定。

例外與限制

• 資料的性質：本文的數字，來自政府機構的資料庫、期刊論文與摘要、研討會論文、廠商文章與維基百科，沒有讀到付費的標準原文或專業的合金資料庫。數字以您手上標準與資料的版本為準。
• NIST 資料庫的數字：熔點、強度與硬度，是用網頁讀取工具讀 PDF 後整理的；資料庫的各張表對同一個合金有時寫得不同（例如錫銦 118 與 120 °C、含銀鉍的合金的熔化範圍），本文把差異寫出來，沒有裁定。
• 銀與熱循環：特徵壽命的數字來自一份 2013 年的初步結果，板子是 LG451HR 層壓板（Tg 約 150 °C），兩種 BGA（192 與 84 個 I/O），條件是零下 15 到 125 °C、兩端各停 60 分鐘；加鎳的增幅，192 I/O在論文的表裡算出約 16%、論文文字寫 15%，本文引文字的數字；換板子、零件、溫度條件，數字與排序都可能不同。論文沒有落摔的數據，「低銀落摔較好」的說法來自同一份論文與簡報的動機說明，以及焊料廠的部落格（沒有附測試資料）。
• 廠商文章：溶銅量與潤濕速度來自焊料廠的文章，作者任職於供應錫銅合金的公司；鎳改質錫銅的流動性論文，作者之一任職於開發這類合金的公司。這兩份都有商業利益，本文只引用其中的相對比較，並標明。
• 維基百科：Solder 條目裡，鉍、銦、鋅、鈷的段落多數沒有引用出處；本文只當參考，沒有逐一查證原論文。
• 低溫焊料回顧：範圍是錫鉍、銦系、錫鋅，不談 SAC；它對鎳的說法，文中兩處結論不一致（降低或提高熔點），本文只引用「適量改善、過量變脆」。
• 標準：ISO 9453、IPC J-STD-006C、J-STD-005B、IPC-9701B、JESD22-B111A.01 只讀到標準頁或摘要，沒有讀到標準原文；標準的細節以您手上的版本為準。J-STD-006 的「所有元素都要揭露」，來自作者自稱是該標準 chairman 的專欄，不是標準原文。
• 本文的整理與建議：以下是本文依來源整理、來源沒有這樣寫的：把這個主題拆成「拆名稱、看元素、比取捨、現象找線索、驗證」五個階段；先決定在意哪一件事再看元素；換廠牌時當成換合金來驗證；現場出現狀況時，先記批次與爐溫曲線、再用同爐溫曲線做對照；要先拿完整成分，再談其他驗證；公開論文的壽命數字只看相對趨勢。
• 範圍：本文不談低溫錫膏要不要導入、錫鉛合金的相圖、焊點金屬間化合物的成長機制、焊料粉末的製造、助焊劑的配方，以及鉛、鎘等受法規限制的元素。
• 設備與商品：規格以各商品頁為準。本文只列嘉鴻商品頁寫得到的項目；其他請洽詢。

本文為一般情況的整理，不是標準條文的轉述，也不是對某一家焊料廠、儀器廠的背書，更不構成對您產品與製程的保證，也不是安全或法規的建議。請以您客戶的規範、工廠的書面規格、所在地的法規，以及您自己的驗證為準；此為一般情況，仍需視個案而定。