如何選擇錫膏，表面絕緣阻抗(SIR)、電子遷移(Electromigration)、焊錫性、耐坍塌性、銅腐蝕測試、助焊劑殘留測試。

公司為了無鹵的政策，要求我要驗證(Qualify)幾支新的錫膏(Solder paste)，找了一些資料，也問了一些專家，原來錫膏的學問這么多，原本以為只要單純的把回流焊溫度曲線 (reflow profile)調好，看看焊錫性(Solderability)好不好就可以了，沒想到事情沒這么簡單。

由于公司用的電子零件越來越小，目前最小用到0402，至于0201還真不敢用，怕用了會在高濕的環境下短路，而且公司產品又要求一定得通過高溫高濕的環測，所以選用的錫膏得特別留意SIR(Surface Insulation resistance, 表面絕緣阻抗)值的表現。

其實錫膏的好壞真的會直接影響到電子產品的焊錫性品質，因為現在幾乎所有的電子零件都是走SMT(Surface Mount Technology)制程，并透過錫膏來連結到電路板(PCB)，所以選對一支適合公司產品的錫膏非常重要。

 

要判斷錫膏的好壞除了要看它的焊錫性(Solderability)、耐坍塌性(Slump)之外，下面這些項目是我認為一支好的錫膏所必須具備的特性，而且錫膏廠商也應該提供的這些測試項目，供客戶參考。當然，如果可以選擇一些項目來自己測試，以證明廠商的錫膏真的有如他們所宣稱的那么好就更好了。

SIR (Surface Insulation Resistance) 表面阻抗 

后面會有篇幅討論。

Electromigration 電子遷移 

【電子遷移】現象為相鄰的兩端存在電位差時，由金屬導電物質(如錫、銀、銅等)以類神經叢(dendritic filament)方式從電極的一端向另一端生長 (如下圖)。它生長的介質是導體，所以助焊劑如果有輕微的導電能力存在相鄰的兩端時，就容易產生電子遷移現象，尤其是在高溫高濕的時候。  

Corrosion test 銅腐蝕測試 

將錫膏印刷于裸銅板經回流焊后置于 40°C + 93%RH(濕度) 的環境中持續 10 天，然后觀察其腐蝕狀況。(下圖為切片剖面圖，右邊的銅腐蝕比較嚴重) 

Ionic Contamination 電離子污染

Wetting test 潤濕測試(IPC J-STD-005)  

Solder ball test (IPC J-STD-005)錫球測試 

嚴格來說錫球有兩種類型，一種是微錫球(micro-solder ball )，另一種是錫珠 (solder bead)。 

典型的微錫球(micro-solder ball)發生的原因有：

錫膏坍塌于焊墊之外，當迴流焊重新熔融錫膏時，坍塌在焊墊外的錫膏無法回到焊點而形成衛星錫球。

助焊劑在迴流焊的過程急速逸并帶出錫膏于焊墊之外，如果錫膏粉末有氧化的話會更嚴重。

錫膏耐氧化能力 

如果是小量多樣的產線，生產過程中需要經常換線，換線后會需要確認錫膏印刷的品質，還有調機，錫膏常常在印刷后需要等一段時間才會進入回焊爐，這時候錫膏的耐氧化能力就會變得很重要了。

Slump test (IPC J-STD-005) 坍塌測試 

坍塌測試一般用來檢測錫膏印刷于細間距零件腳能力(Fine Pitch Printability)， 

0.5mm的間距稱為fine pitch (細間距)，0.4mm的間距稱為 super fine pitch (超細間距) 。另外它也可以幫忙檢視錫膏在印刷后及迴流焊前可停留的時間。 

測試的方法是印刷完后，擺放在25+/-5C的室溫20分鐘后，先檢查坍塌的情況，再加熱到180C停留15分鐘，等到冷卻后檢查一次錫膏坍塌的情形，之后的2個小時及4個小時再檢查一次并紀錄，最好可以留照片。  

另外，下面這些是我認為在評估一支新錫膏時，自己可以做的項目

Solder bead rate (錫珠發生率)

Solder ball rate (錫球生率)

Solder bridge rate (錫橋生率)

Wetting ability (爬錫能力)

還要考慮的測試性的問題

Flux residuum rate (助焊劑殘留率)及 ICT (In Circuit Tester) fault reject rate (開、短路針床測試誤判率)。 

當太多的助焊劑殘留于電路板上的焊墊時，會增加 ICT 的誤判率，因為助焊劑會阻擋測試針頭與電路板上測試點的接觸。另外助焊劑殘留于電路板的焊墊與焊墊之間，還可能在高溫高濕下產生電子遷移(Electromigration)的現象并進而造成輕微的漏電，久而久之電子產品就會出現品質不穩的現象，如果是發生在電池的線路上就會造成吃電現象，當然這種漏電現象還要視助焊劑的表面組抗(SIR)大小來決定。

           助焊劑殘留太多                      良好的助焊劑殘留