虽然无铅锡膏(焊锡)已经是现代环保电子科技的主流了，但是基于信赖度的考量，汽车业与军用电子都还有很多产品还在使用含铅的焊锡，因为PCBA加工有铅焊锡的焊接强度比无铅高出许多。

 

有铅锡膏的主要成份以锡(Sn)铅(Pd)为主，其他微量成份还有银、铋、铟等金属，各有其不同的熔点（M.P.），不过本文先假设这些微量的其他金属成分不会影响到锡膏的特性，所以我们可以先用锡铅的二元相图来解释锡膏的特性，因为三元以上的相图实在是太复杂了。

 

而且不论是焊料或是IMC，其组成的份子越多，其结构也就越复杂，也越不容易管控，可靠度也越差。

 

参考一下文章最前面的锡铅二元相图，横坐标表示锡铅的重量百分比(Wt%)，纵座标表示摄氏温度(°C)。铅的熔点为327°C，所以相图的左上角就是从327°C开始的(100%的锡，A点)，随着锡铅重量比的含锡量越来越多，这条【液化熔点(Liquidus m.p.)】线的温度也就越来越低，当锡铅重量比来到最佳的Sn63/Pb37（实际为Sn61.9/Pb38.1，因为早期量测不淮，以致造成误差），其液化熔点也达到最低的183°C，如果继续再增加含锡的比率，其液化熔点温度就会反转上升，到达纯锡时的232°C。

 

锡铅合金焊料除了61.9/38.1的重量比有个唯一的【共固点(E点)（Eutectic）】183°C之外，其他不同的重量比皆会出现两个熔点，温度较高者称为【液化熔点(Liquidus m.p.)】，温度较低者称为【固化熔点(Solidus m.p.)】。介于两熔点之间的焊料则称之为【浆态(pasty)】，也就是固态与液态共存(co-exist)的高黏度流体。所谓的浆态(pasty)其实就有点类似土石流的型式，因为其中可能是锡已经变成液态但是铅还是固态(αPb+L)，或是刚好相反(βSn+L)。

 

至于为什么我们一定得用Sn63/Pb37的重量比例，这是因为纯锡的融点高达232°C，不易用于一般的PCBA加工焊接，或者说目前的电子零件都无法达到这样的高温，所以必须以锡为主，然后加入其他合金焊料来降低其熔点，以达到可以量产并节省能源的主要目的，也可以降低电子零件耐温的门槛，因为绝大部分电子产品的使用与储存环境都只会在-40°C～+70°C之间而已，所以183°C的熔点真已经是绰绰有余了；其次要目的是可以改善焊点的韧度(Toughness)与强度(Strength)。

 

一般的相图都会有α、β、γ等符号来表示相图中的固溶体，本锡铅相图只有二元，所以只用到α及β。这张相图的α指的是铅(Pb)的固溶体，而β则是锡(Sn)的固溶体。

 

αPb相区(CBA)为富铅的固溶体，但是锡会溶解在铅之中，锡变成了溶质，在这个相区，锡的溶解度有其上限，从C点开始，随着温度的上升(CB线)到183°C时(B点)，锡的溶解度来也到最高的18.3%，当温度继续升高(BA线)，锡的溶解度反而渐渐变少至零(A点)。

 

βSn相区则为富锡的固溶体，相对的铅则溶解在锡之中，铅变成了溶质。从H点开始，随着温度的上升(HG线)到183°C时(G点)，锡的溶解度来也到最高的2.23%(=100-97.8)，当温度继续升高(GF线)，锡的溶解度反而渐渐变少至零(F点)。
  熔点 沸点 原子量 原子半径 共价半径 锡(Sn) 231.93°C 2602°C 118.69 140 pm 139±4 pm 铅(Pb) 327.46°C 1749°C 207.2 180 pm 147 pm 镍(Ni) 1455°C 2913°C 58.71 124 pm 124±4 pm 金(Au) 1064.18°C 2856°C 196.9665 144 pm 136±6 pm 银(Ag) 961.78°C 2162°C 107.868 144 pm 145±5 pm 铜(Cu) 1084.62°C 2562°C 63.546 128 pm 132±4 pm 铋(Bi) 271°C 1564°C 208.9804 160 pm 146 pm