锡膏（Solder Paste）是PCB表面贴装技术（SMT）中最关键的焊接材料之一，其成分设计直接影响印刷性能、焊接质量及长期可靠性。随着电子产品向高密度、小型化方向发展，锡膏的成分稳定性和一致性要求愈发严格。
通过系统的成分分析，不仅可以明确锡膏的配方结构，还可为失效分析、工艺优化及质量管控提供重要依据。
锡膏的组成结构概览
典型锡膏并非单一物质，而是一个多相复合体系，主要由以下几部分构成：
- 焊料合金粉末：决定焊点力学与电学性能
- 有机溶剂体系：影响印刷流变性
- 成膜与活性组分：控制润湿、去氧化能力
- 触变与稳定组分：确保储存与使用稳定性
一、锡膏的前处理方法
为实现各组分的精准分析，对锡膏样品进行了系统前处理：
样品分离流程
- 称取定量锡膏样品，加入有机溶剂超声助溶
- 静置后分层：
- 下层：灰色金属粉末
- 上层：溶液 + 悬浮物
- 金属粉末低温烘干、称量备用
- 上层混合液离心，分离溶液与悬浮物沉淀
- 悬浮物低温烘干、称量备用
该步骤为后续多技术联用分析奠定基础。
二、检测分析结果
01 金属粉末组成分析
经称量计算，金属粉末在锡膏中的占比为 88.13%。
ICP-OES金属元素分析结果
| 元素 | 测试结果（mg/kg） |
|---|---|
| 铋（Bi） | 5.31×10⁴ |
| 锑（Sb） | 5.22×10⁴ |
| 银（Ag） | 3.25×10⁴ |
| 铜（Cu） | 7.10×10³ |
| 铅（Pb） | 345 |
| 镍（Ni） | 326 |
| 钠（Na） | 286 |
| 铁（Fe） | 168 |
通过余量法计算，锡（Sn）含量为85.40%。
该焊料体系属于Sn-Bi-Sb-Ag-Cu多元合金体系。
02 上层混合液中的溶液成分
GC-MS分析结果
采用GC-MS检测，主要有机成分为：
- 二乙二醇单己醚
- 松香
- 苯并三氮唑
经标准曲线定量分析结果如下：
| 组分 | 含量（mg/kg） | 功能 |
|---|---|---|
| 二乙二醇单己醚 | 6.91×10⁴ | 溶剂 |
| 苯并三氮唑 | 1.02×10³ | 缓蚀剂 |
IC分析（有机酸）
离子色谱检测确认存在苹果酸，含量为 0.098 mg/L，属于典型焊接活性组分。
03 悬浮物分析
悬浮物在锡膏中占比约 0.10%。
FT-IR分析结论
红外特征峰显示：
- 明显的酰胺基（–CONH–）吸收峰
- C=O、C–N、CH₂特征峰清晰
综合判断：
悬浮物为酰胺类低聚物，主要起触变调节与体系稳定作用。
三、辅助表征分析
1. 金属粉末SEM + EDS分析
扫描电镜显示金属粉末形貌均匀，EDS能谱确认主要元素为：
- Sn、Bi、Sb、Ag、Cu
与ICP-OES结果高度一致，验证了分析准确性。
2. 锡膏本体红外分析
FT-IR结果显示锡膏本体以松香类有机物为主体，与GC-MS检测结果相互印证。
四、锡膏成分综合解析
| 组分 | 含量 (%) | 主要功能 |
|---|---|---|
| 锡（Sn） | 75.3 | 焊接主体 |
| 铋（Bi） | 4.7 | 降低熔点 |
| 锑（Sb） | 4.6 | 提升强度 |
| 银（Ag） | 2.9 | 改善润湿 |
| 铜（Cu） | 0.6 | 合金强化 |
| 二乙二醇单己醚 | 6.9 | 溶剂 |
| 松香 | 4.7 | 成膜剂 |
| 苹果酸 | 0.1 | 活性剂 |
| 苯并三氮唑 | 0.1 | 缓蚀剂 |
| 酰胺低聚物 | 0.1 | 触变剂 |
总结
通过系统的前处理与多技术联用分析，明确了该锡膏由多元焊料合金 + 松香基有机体系构成。
金属粉末比例高、合金体系合理，有机组分配置兼顾润湿性、稳定性与防腐性能。该类成分分析可为锡膏质量一致性控制、焊接缺陷溯源及配方优化提供可靠数据支撑。
