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一、焊料
焊料，随着焊接方法 不同，其材料是多种多样的。这里所指的材料是软钎焊及其材料。
在电子组装中，软钎焊的焊料主要是指铅（Pb）锡（Sn）合金。随着其用途不同，其含铅量在5％～95％的范围内变化。此外还有含锑（Sb）和银（Ag）的焊料，并有由含铋（Bi）、镉（Cd）及锌（Zn）组成的低温焊料和无铅焊料，这些焊料的熔点变化及其金属成份如下图所示：
1.1 铅锡合金
软钎焊是利用热使焊料熔化，使两种或多种不熔化的母材实现机械和电器联接的方法，它是一种最古老的焊接方法，远在铁器时代，人类就已经采用这种钎焊方法了。
1.1.1 锡
锡是一种延展性很好的银白色金属，在常温下的物理化学性质都相当稳定。
（1）物理性质
锡乃软质低熔点金属，有两种晶格结构，即a锡和b锡，a锡称为灰锡，b锡又称为白色锡，其变相温度为13.2℃，在13.2℃以上乃b锡，当温度低于－50℃时，金属锡便变为粉末状的灰锡。在俄国的沙皇时代，其军大衣的钮扣曾用锡铸造，可是，在一个严寒的冬天，发现这些钮扣不翼而飞，在相应的地方只留下一滩滩灰色的粉末。其实就是这种变化所造成的。此外，纯锡还会生长出一种锡须的须状物，若发生在电子组装板上，就可能导至电子电路的短路，因此，纯锡不能用于电子组装。
锡合金之各种组成Solder Alloy Composltions
（2）化学性质
锡的化学性质如下：
a)在大气中耐腐蚀性能好，不受水、氧气、二氧化碳的作用，不失去金属光泽。
b)能抗有机酸的腐蚀，对中性物质来说，有较高的抗腐蚀性。
c)锡是一种两性金属，能与强酸和强碱起化学反应。
1.1.2 铅
铅也属于一种易加工的软质金属，是一种灰白色金属，大量地摄入对人体有害。
（1）物理性质
a)比重大，密度大
b)膨胀系数大
c)导电率低
d)熔点低327℃ 4℃
e)有润滑性
纯金属铅也不宜用于电子装联
（2）化学性质
a)化学性质稳定：不与空气、氧、海水、含有氯成份的水，苯酚、碳酸钠、食盐、丙酮、氢氟酸等起反应。
b)基本不被乙炔、无水醋酸、硫酸与硝酸的混合物腐蚀。
c)稍受醋酸、柠檬酸、盐酸腐蚀
d)受硝酸、氧化镁严重腐蚀
1.1.3 铅－锡合金
前面已经谈到，不论是纯锡或是纯铅都不宜用于电子装联，而只是采用它们的合金，在实际应用中，Sn63Pb37的熔点最低，在电子装联中用量最大。
在论及铅－锡合金时，必定要从金相学的角度而讨论其相图，从相图上可以读出，不论是纯锡或是纯铅它们的熔点都比较高，铅的熔点是327.4℃，而锡的熔点是238.9℃，将它们熔化在一起形成铅－锡合金后，在相图中的E点（Sn62.7，Pb37.3）这个组成部分的合金的熔点最低，只有183℃，并且由固态直接变为液体，而冷却的时后又是直接由液体变为固态。而另何其他成份的金属都会要经过一个固－液共存的膏状态。而且熔点也普遍升高。
1.2.4 焊料中铅的作用
在焊接过程中，从冶金学的角度来看，金属锡会与母材表层形成合金。而铅在任何情况下，几乎不起反应。那么，为什么还要把铅作为焊料的一种成分呢？下面，就阐述铅的作用。
在锡中加入铅后，可获得锡和铅都不具备的优良特性，其内容如下。
（1）降低熔点，便于焊接
232℃以下，锡是不会熔化的。不达到327℃铅也不会熔化。两者比焊料的熔化温度183℃高。如将锡铅两种金属混合，就可获得比两种金属熔点都低的焊料。因其熔点低，所以操作时比较方便。
（2）改善机械特性
锡的抗拉强度约为1.5kg/mm2，铅约为1.4kg/mm2。如果将两者混合起来组成焊料时，抗拉强度可达4～5kg/mm2左右。剪切强度也如此，锡约为2kg/mm2，铅约为1.4kg/mm2，二者组成焊料后，约为3～3.5 kg/mm2。焊接后，这个值会变得更大。这样一来，机械特性就得到很大的改善。
（3）降低界面张力
焊料的扩散性，即润湿性，会因表面张力及粘度的下降得到改善，从而增大了流动性（见表2.3及图2.3）
（4）抗氧化，铅是稳定的金属，不易氧化，使焊点抗氧化性能增加。
（5）锡中加入铅可以免灰锡的影响。
（6）避免产生晶须；随着金属铅的加入，含锡量70％以下的各种铅－锡焊料，都可以避免锡须的产生。
1.1.4 焊料中的杂质及其影响
焊料中有微量其它金属以杂质的形式混入。有些杂质是无害的，有些杂质则不然，即使混入微量，也会对焊接作和焊接点的性能造成各种不良影响。
另外，根据不同的含量，有的反而能起到改善焊料特性的作用，这就不能单纯地作为杂质来处理了，此时的焊料就被称为“掺某某焊料”。
（1）主要杂质的性质
焊料的主要成分是锡和铅，除此之外，含有的微量金属即为杂质。杂质对焊料的性能会产生很大的影响，由于含量的不同也会产生很大的差异。下面，就介绍杂质金属及含有这些杂质金属的焊料的一般特性。
a)锌（Zn）：如含量达0.001%左右，其影响就会表现出来；如达0.01%，就会对焊点的外观，焊料的流动性及润湿性造成不良影响。它是焊接工作中最忌讳的金属之一。
b)铝（Al）：此金属也对焊料的流动性和润湿性有害，它不但影响外观和操作，而且容易发生氧化和腐蚀。含量达0.001%时，其影响就会表现出来。
c)镉（Cd）：它具有降低熔点的作用，并能使焊料的晶粒变得粗大而失去光泽。如含量超过0.001%，就会使流动性（氧化物等所谓非金属夹杂物的存在会降低焊料的流动性，增大粘性）降低，焊料则会变脆。
d)锑（Sb）：可使焊料的机械强度和电阻增大。当含量在0.3－3％时，焊点成形极好。如含量在6％以内，不但不会出现不良影响，还可以使焊点的强度增加。又因可增大焊料的蠕变阻力，所以可用在高温焊料中。当含量超过6％时，焊料会变得脆而硬，流动性和润湿性变差，抗腐蚀性减弱。另外，含锑的焊料不适于含锌的母材。
e)铋（Bi）：铋可使得焊料熔点下降，并变脆。
f)砷（As）：即使含量很少，也会影响焊点外观，使硬度和脆性增大，但可使流动性略有提高。
g)铁（Fc）：熔点增高，不易操作，还会使焊料带上磁性。
h)铜（Cu）：熔点增高，增大结合强度。如含量在1％以内，则会使蠕变阻力增加。另外，焊料中含有少量的铜（1－2％），可以抑制焊锡对电烙铁头的熔蚀（因铜和锡相互扩散引起），并可用于焊接细线。
i)磷（P）：量小时会增加焊料流动性，量大时则会蚀电烙铁头。
表2.9所示为焊料杂质含量对操作和结合性能影响的实验结果。
表中列举的锌、铝、镉等杂质均属有害杂质，即使是0.001%的含量，不但会使焊点外观变差，而且会明显地影响润湿性和流动性，给焊接工作增加困难。
表2.9 焊料的杂质和各种特性
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