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無鉛錫膏合金成分集錦
來源:  人氣:3741  發布時間:2014-12-27
 對于SMT實際應用的合金成分,要滿足主要的指標如下:機械特性要等于或好于建立的參照物(63Sn/37Pb);其物理性能與參照物是可比較的;其應用特性與實際的SMT制造基礎結構是兼容的。  
從*簡單的二元系統合金到含有超過兩種元素的更復雜的系統,無鉛材料已經得到徹底的探討、研究和設計。用了超過十年的努力和積極的研究開發工作,有專門成分的七個系統由于起性能優點表現突出。
這七個系統是:
Sn/Ag/Bi 錫/銀/鉍
Sn/Ag/Cu 錫/銀/銅
Sn/Ag/Cu/Bi 錫/銀/銅/鉍
Sn/Ag/Cu/In 錫/銀/銅/銦
Sn/Cu/In/Ga 錫/銅/銦/鎵
Sn/Ag/Bi/In 錫/銀/鉍/銦
Sn/Ag/Bi/Cu/In 錫/銀/鉍/銅/銦
Sn/Ag/Bi 錫/銀/鉍   
對于實際的應用,92.0Sn/3.3Ag/4.7/Bi被認為是錫/銀/鉍系統中*佳的無鉛焊錫合金。這個成分提供比63Sn/37Pb更優越的強度,足夠的塑性和相當的抗疲勞特性。其熔點(210-215°C)和濕潤特性可應用于SMT印刷電路板裝配。可是,當可以用甚至更高的溫度時,另一種成分 - 95.5Sn/3.5Ag/1Bi - 提供更好的抗疲勞特性。
Sn/Ag/Cu 錫/銀/銅  
具有3.0-4.7%Ag和0.5-1.7%Cu的成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強度。在這個范圍的成分,人們發現銀的含量從3.0%提高到更高的水平(4.7%)不提供抗疲勞強度的任何改善。當銅和銀兩者都處于較高劑量時,塑性變壞,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu。 93.3Sn/3.1Ag/1.5Cu在強度和疲勞特性兩方面都比63Sn/37Pb好得多。在這些成分之中,較低含銀量的合金(93.3Sn/3.1Ag/0.5-1.5Cu)展示所有所希望特性的*佳平衡 - 熔化溫度、強度、塑性、抗懦變和疲勞壽命。
Sn/Ag/Cu/Bi 錫/銀/銅/鉍  
在系統設計的成分中,93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu展示所希望特性的*佳平衡。*佳成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供比63Sn/37Pb更高的疲勞壽命和抗懦變特性。  
*佳的成分提供至少比Sn/Ag/Cu共晶合金低5°C,這是在Sn/Ag/Cu系統中可得到的*低熔化溫度 - 減緩Sn/Ag/Cu對回流溫度的要求。
Sn/Ag/Cu/In 錫/銀/銅/銦  
在這個合金系統中,銦在熔化溫度的減少中起重要作用,并且延伸在結果合金中的熔化溫度的靈活性。保持銀和銅的含量不變,在一個相當的范圍內(例如,4.1%Ag和0.5%Cu或3.0-3.1%Ag和0.5%Cu),屈服強度和抗拉強度幾乎與銦的原子百分率達到大約8%成線形增加。隨著銦進一步增加(超過8%),屈服強度降低。至于疲勞特性,疲勞壽命隨著銦的原子百分比成指數增長,也是在大約8%的銦時達到*大。  
在系統設計的成分之中,88.5Sn/3.0Ag/0.5Cu/8.0In是*佳的 - 它展示所希望特性的*佳平衡。  
*佳成分在比Sn/Ag/Cu共晶合金至少低15°C的溫度下熔化,這是在SMT生產中一個不可逾越的優勢。
Sn/Cu/In/Ga 錫/銅/銦/鎵  
在這個系統中,疲勞壽命在銅的濃度為0.7%時達到*大。6%的銦的含量被認為是*佳的,當考慮成本和性能因素時。少量鎵的加入進一步提高強度和抗疲勞特性。所有三個元素(Cu, Ga, In)對降低錫的熔化溫度都是有效的。93.0Sn/0.5Cu/6.0In/0.5Ga的屈服和抗拉強度都比63Sn/37Pb的好。其疲勞壽命和抗懦變特性也比63Sn/37Pb優越得多。Sn/Ag/Bi/In 錫/銀/鉍/銦  
在1.0%Bi和3.3-3.5%Ag時,4.0%的銦的含量對于將疲勞壽命*大化是*有效的。銦含量的任何進一步增加都不會增加疲勞壽命。在系統設計的成分之中,有三種選擇:90.0Sn/3.3Ag/3.0Bi/3.7In具有206-211°C的熔化溫度并展示所希望特性的*佳平衡;91.5Sn/3.5Ag/1.0Bi/4.0In提供*高的疲勞壽命;*后,成本*好的成分是92.0Sn/3.3Ag/3.0Bi/1.7In。
Sn/Ag/Bi/Cu/In 錫/銀/鉍/銅/銦  
代表性的焊錫85.2Sn/4.1Ag/2.2Bi/0.5Cu/8.0In的熔化溫度是193-199°C。另一種代表性焊錫,82.3Sn/3.0Ag/2.2Bi/0.5Cu/12.0In, 具有183-193°C的熔化溫度。兩種合金都顯示比63Sn/37Pb高得多的強度。*佳表現的成分是85.2Sn/4.1Ag/2.2Bi/0.5Cu/8.0In,具有比63Sn/37Pb高得多的疲勞壽命。  
除了上面的系統和相應的成分之外,二元Sn/Ag和Sn/Cu共晶合金也是可行的成分。應該注意,在一個合金系統內,只有規定的成分具有所希望的性能。這一點是與Sn/Pb系統一樣的 - 特定的成分(63Sn/37Pb)才是*佳的。總之,可行的成分列表如下:
Sn/3.0-3.5Ag/1.0-4.8Bi Sn/3.0-3.5Ag/0.5-1.5CuSn/0.3Ag/0.7Cu Sn/3.0-3.5Ag/0.5-3.5Bi/0.5-0.7Cu Sn/3.0-3.5Ag/0.5-1.5Cu/6.0-8.0In Sn/0.5-0.7Cu/5.0-6.0In/0.4-0.6Ga Sn/3.3-3.5Ag/1.0-3.0Bi/1.7-4.0In Sn/3.0-4.1Ag/2.2Bi/0.5Cu/8.0In 96.5Sn/3.5Ag 99.3Sn/0.7Cu
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