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降低组装总拥有成本
随着众多经济和地缘政治的不确定性，白银期货在三月的第二个交易周飙升至另一顶峰，达到26美元一盎司。这标志着自2021年5月以来的最高纪录。除此以外，持续存在的通货膨胀问题导致的商品价格猛增，也更大范围地提升了对白银和黄金等贵金属的的需求。
图1. 5年白银价格（由Market Insider.com友情提供）
由于白银价格的多变性，电子工业不断尝试转向低银或无银、无铅合金，为电路板的组装寻找更低成本的替代方案。考虑到典型焊炉的尺寸，波峰焊工艺中的材料成本占比很大。 因此，使用低银或完全把白银从标准的SAC305合金中移除，意味着节省了大量的直接材料，并且是不断累积的节省。
从更容易理解的角度来说，自2022年3月起，在用于制造最普通的无铅合金--SAC 305的金属成本中，白银占了34.2%。这一成本可以通过使用无银 ALPHA SnCX Plus合金（先进SnCu0.7合金）得到消除，或可使用ALPHA SACX Plus 0807合金（参见图2）减少26%用量。
图2.合金成本中白银的占比（白银 @ $25.5/金衡制盎司）
随着合金的持续发展，现在的ALPHA SACX Plus 0807/0307低银和ALPHA SnCX Plus 07无银合金在许多标准的组装中都能够达到SAC305的性能。
铜溶解
降低铜溶解是低银或无银合金的另一大优势。考虑到目前电子组装行业转向非金属垫片的趋势，这一点就变得越发重要了。降低的铜溶解速度保护了铜含量的完整性，延长了波峰焊合金的寿命。
为评估铜溶解，我们使用的是在270°C的正常条件下、以5秒的时间所组装的多个线路板上的多个管脚的平均测量值（参见图3）。焊垫和通孔转角处的测量值如图所示。很明显，从图3可以看出，与SAC305相比，ALPHA SACX Plus 0807/0307和ALPHA SnCX Plus 07合金展示了铜溶解降低的程度。
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图3.铜溶解与无铅合金
填孔
以下是管筒填充结果。使用ALPHA SACX Plus 0807合金将PTH连接器组装到一个20层、120 mil厚的测试台，可媲美使用SAC305合金组装的结果，在标准设计上良率高达99.7%。
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图4.填孔与合金(Courtesy of Craig Hamilton, P.Eng., PMP, Black Belt –Process Engineering Consultant, Celestica)
此外，使用另一个OEM开发商的波峰焊试验，根据各个参数组合来确定相关的PTH填孔。
图5.OEM设计的波峰焊试验
测试发现，在大约265°C的温度下使用ALPHA SnCX Plus 07将PTHs填满1.6 mm 厚的线路板，需要大约3秒的接触时间便足够，如下表所示。
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图6.OEM测试板的填孔性能
然而，许多组装使用的是更厚的线路板。将温度稍微提升到270°C，时间为7秒，能够在厚度达2.5 mm 线路板达到100%的填孔。根据这样的焊接参数， ALPHA SACX Plus 0807在接近3 mm 线路板的厚度实现了与SAC305类同的填孔性能。因此，ALPHA SACX Plus 和 SnCX Plus合金系列的优异焊接性能为电子组装商在选择节省成本的合金时有了更多选择。
图7.OEM测试板的填孔性能
锡渣生成
在麦德美爱法的一些研究已经确认，降低波峰焊焊条中的银含量时，锡渣的比率也跟着下降。虽然SAC锡渣能够回收，但对于组装商来说仍然存在回收成本的问题。回收锡渣需要经过将金属氧化物转换到基底金属的工艺制程，所以当锡渣被售卖进行回收时，售价大约是该金属LME价的50%。
再次强调，金属价格起伏不定，但当锡渣从波峰焊炉中清除后，就必须以新的焊条取代。新焊料的成本至少是锡渣售价的两倍。显然，减少锡渣的生成就降低了PTH工艺中所使用的焊料总成本（图7）。
图8. 随时间与合金而变化的锡渣生成情况
该数据得到一家大型消费性电子产品生产商的证实，该厂商把他们的波峰焊合金从SAC305换成了ALPHA SACX Plus 0807 和 ALPHA SnCX Plus 07。 根据他们的报告，锡渣滓量减少了50%。
图9. 随时间与合金而变化的渣滓生成情况
结论
潜在的大量成本节省及对白银价格波动的免疫，是采用这些ALPHA SACX Plus 和 ALPHA SnCX Plus新型合金的附加优势。此外，合金里的特殊添加剂，让其比起市场上常见的无铅合金呈现出了更高的机械可靠性、更低的铜溶解和优异的可焊性。
来源：MacDermid Alpha
