銲錫膏金屬含量 -（第1部份）

如同先前文章所提，銲錫膏合金類型、粉末顆粒尺寸分佈 (PSD) 和金屬含量（金屬重量百分比或「%w/w」）會影響銲錫膏的流變性質及使用效能。IPC 的三種測試方法可用來保證客戶取得穩定（介於商定容許值）的產品。

本篇文章中，將專注討論金屬含量重量百分比測試，由於該測試己數十年未變更，因此總是得出錯誤的答案。這是非常嚴重的聲明，所以我將在短篇的系列部落格文章中向您展示證據 – 並提出改善的提案。請注意重量百分比 (%w/w) 金屬含量測試是唯一評估最終產品的測試。需先確認合金的一致性及粉末顆粒尺寸分佈 (PSD) 才可混合至銲錫膏內。

讓我們先討論最具爭議性的「錯誤答案」部份。

標準重量百分比 (%w/w) 測試法 ( IPC-TM-650 2.2.20 「銲錫膏金屬重量含量」) 的本質是將重量 50 克的銲錫膏樣品回流、清洗助焊劑殘留物、乾燥並最後測量回流後的焊料以計算出焊料金屬在原始銲錫膏的重量。

那為什麼是錯的呢？因為答案幾乎往往低於預期值且常遠低於精準地控制量，稱為「生產目標百分比的金屬」(MTPM)。稍後將討論 MTPM，我們先專注在現行的 J-STD-005A（表格內容在此）3.4 部份（金屬百分比）容許「使用者訂單中指定標稱值的 +/- 1.0% 」，其寬裕的範圍將造成銲錫膏於使用中有很大的差異：例如：印刷的銲錫膏從坍塌 (-1%) 至短的鋼板壽命 (+1%)。

對於客戶的訂單而言，MTPM 是混合銲錫膏的良好特性指標，在大多數的案例中，其遠超過小數點兩位數的精確性（優於 0.01%）可以用來校正測量重量的設備。在實際應用中，生產控制通常容許每批次超過 +/-0.10% 金屬含量再現性，而且此重量數據己和其他的重要細節記錄在相關的批次數據中。基於此原因，信譽良好的銲錫膏製造商會將 MTPM 銲錫膏金屬含量重量百分比註明在產品的標籤上及相關品質文件中並與上述所提的「標稱值」相同。

當我們對一個標準銲錫膏作 IPC 金屬含量測試會得到什麼結果呢？藉由收集己使用許久的標準無鉛銲錫膏數據能提供結果。首先，因為我們要討論數量分布標準差，既有的假設是依常態分布數據，但假設仍需待測試。即便在有限的數據（121 個數據點）中，仍有證據顯示數據是依一平均值對稱分佈但它不太符合標準的高斯分布，而比較像是在相同的平均值疊加兩個分布。然而，我們可以做第一個假設，即數據符合標準的鐘形曲線以便於討論。

助焊劑的影響呢？我們研究一些隨機篩選的免清洗 (NC) 和清洗/水溶性 (WS) 銲錫膏而得到了一些有趣的結果。請見下述：

水溶性銲錫膏的持續低於平均值的重量損失將於下個部落格文章討論。

+/- 1% IPC 標準公差是指容許偏差3標準差，其會通過測試。事實上，結果顯示因為極寬的重量百分比容許值而掩蓋了持續低於平均值。

總結，以 IPC TM-650 2.2.20 測試作為金屬含量指標就如同以錯誤指針方向的日晷來告知時間 – 而不是由一支智慧型手錶。這只有當您忘了將手錶充電時才有用。

欲知更多造成持續低於平均值金屬含量的原因、助焊劑的影響及顆粒尺寸的影響，請閱讀我的下篇文章。

敬祝！

Andy