无铅焊锡选择：锡/银/铜/铋系统

2009年5月27日

无铅选择：锡/银/铜/铋系统：

　　“最佳化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供更高的强度，，，，，，，，以及比63Sn/37Pb高约莫200%的委顿寿命。。。。。”

　　锡/银/铜/铋的最佳化学成分，，，，，，，，从SMT造作的概想来看，，，，，，，，是很有效的，，，，，，，，出格是由于它提供较低的回流温度，，，，，，，，这是必要的关键地点。。。。。

1、最佳化学成分
　　在锡/银/铜/铋系统中的三个元素城市影响所得合金的熔点1,2。。。。。指标是要削减所要求的回流温度；；；；；；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，，，，，，，，同时将机械机能维持在所但愿的水平上，，，，，，，，这是难以至信的复杂钻营，，，，，，，，也是科学上吸引人的处所。。。。。
　　以下是在现实配剂领域内一些有趣的发现(所有配剂都以沉量百分比暗示)：

溶解温度随着铜的增长而降落，，，，，，，，在0.5%时达到最幼。。。。。超过0.5%的铜，，，，，，，，溶解温度险些维持不变。。。。。
类型地，，，，，，，，当增长银时溶解温度降落，，，，，，，，在约莫3.0%时达到最幼。。。。。当银从3.0%增长到4.7%时合金溶解温度的削减能够忽略。。。。。
铋对进一步削减溶解温度起重要作用。。。。�？？？？５�，，，，，，，，可参与迪腴的量是有限的，，，，，，，，由于它对委顿寿命和塑性有极度大的粉碎作用。。。。。适当迪腴的量约莫为3~3.5%。。。。。
　　美国专利 5,520,752 泄漏了一种从锡/银/铋/铜所选的无铅合金：在沉量上，，，，，，，，约莫86~97%的锡、约莫0.3~4.5%的银、约莫0~9.3%迪膑、约莫0~4.8%迪腴和约莫0~5%的铜。。。。。3
　　在3.0~3.1%迪腴和3.0~3.4%的银、0.5%的铜时，，，，，，，，最有效地增长委顿寿命。。。。。再增长任何铜都不会影响委顿寿命。。。。。
　　当铋维持在3~3.1%和铜在0.5~2%时，，，，，，，，3.1%的银是达到最大委顿寿命的最有效的配剂。。。。。
　　在系统化设计出来的化学成分之中，，，，，，，，显示所但愿机能的最好平衡，，，，，，，，即，，，，，，，，溶解温度、强度、塑性和委顿寿命。。。。。

2、根基的个性与景象
　　基于Sn/Ag与Sn/Cu的二元相图，，，，，，，，银与锡之间的相互作用形成一种Ag3Sn的金属间化合物，，，，，，，，而铜与锡反映形成Cu6Sn5的金属间化合物。。。。。对锡/铋相互作用，，，，，，，，意料铋原子作为代替原子进入晶格地位达1.0%；；；；；；超过1.0%之后，，，，，，，，铋原子作为独立的第二相沉淀出来。。。。。
　　铋的角色是极度“有力的”2。。。。。人们以为，，，，，，，，铋的沉淀 - 强化机造通常遵循Mott和Nabbaro应力场理论1,2，，，，，，，，由于所测得的合金强杜纂铋的沉淀体积分数成比例关系。。。。。这注明铋沉淀物的强化作用重要来矜持久内部应力。。。。。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能拥有最细的微结构特点尺寸，，，，，，，，这诠氏缢它的高委顿寿命和塑性。。。。。银含量高于约莫3%意料会增长Ag3Sn颗粒的体积分数，，，，，，，，了局强度更高但塑性和委顿寿命更低。。。。。所观察到的高含银量的较低委顿寿命与较大的Ag3Sn颗粒有关，，，，，，，，它使Ag3Sn颗粒体积分数更高。。。。。据揣摩，，，，，，，，在含有3~3.4%的银和3~3.1%迪腴的锡/银/铜/铋系统中，，，，，，，，0.5%的铜最有效地产生适量的、拥有最细的微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，，，，，，，，因而得到高的委顿寿命、强度和塑性。。。。。

　　与63Sn/37Pb的比力
　　最佳的化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供较高的强度，，，，，，，，以及比Sn63/Pb37逾越约莫200%的委顿寿命。。。。。

　　与96.5Sn/3.5Ag的比力
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu拥有209° ~ 212°C的熔点温度，，，，，，，，比共晶的96.5Sn/3.5Ag低9°C。。。。。比力它们根基的机械机能，，，，，，，，最佳成分在强度和委顿寿命上阐发较好，，，，，，，，如逾越约莫155%的委顿寿命。。。。。它的塑性比96.5Sn/3.5Ag低，，，，，，，，但足够。。。。。

　　与99.3Sn/0.7Cu的比力
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu比99.3Sn/0.7Cu阐发出好得多的强杜纂委顿寿命，，，，，，，，但塑性较低。。。。。其熔点温度比96.5Sn/3.5Ag低15°C。。。。。

　　与Sn/Ag/Cu的比力
　　甚至是与锡/银/铜系统中的最佳机能的化学成分(95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu)相比力时，，，，，，，，93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu阐发出高得多的强度(屈服强杜纂抗拉强度)。。。。。其委顿寿命较低，，，，，，，，但还是优越于其它二元焊锡。。。。。
　　锡/银/铜/铋系统超过锡/银/铜系统最沉要的利益是较低的溶解温度。。。。。最佳成分提供比锡/银/铜共晶熔点(216 ~ 217°C)低至少5°C。。。。。这种锡/银/铜共晶合金溶解温度还太高，，，，，，，，不能适该当今SMT结构下的各类电路板的利用(溶解温度低于215°C更现实一点)。。。。。

　　推荐
　　溶解比锡/银/铜共晶合金低几度，，，，，，，，锡/银/铜/铋化学成分在表表贴装造作中处于优势的地位。。。。�？？？？Ｋ伎嫉礁骼嘤∷⒌缏钒�(PCB)装配与过程窗口的要求，，，，，，，，拥有低于215°C熔点的合金对维持已成立的SMT结构的可造作性是必要的。。。。。
　　锡/银/铜/铋系统中最佳的无铅焊锡化学成分是93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu。。。。。它拥有比63Sn/37Pb更高的强度和委顿阻抗，，，，，，，，而塑性方面也不逊色。。。。。其相对较低的溶解温度(209~212°C)、狭幼的粘滞领域(幼于或蹬宗3°C)和熔湿(wetting)机能出格适合于作为表表贴装利用中的63Sn/37Pb的代替品。。。。。该合金也拥有比任何二元合金(63Sn/37Pb或96.5Sn/3.5Ag或99.3Sn/0.7Cu)更高的强度。。。。。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu是值得思考与评估的63Sn/37Pb代替候选合金。。。。。

系统
　　“最佳化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供更高的强度，，，，，，，，以及比63Sn/37Pb高约莫200%的委顿寿命。。。。。”

3、最佳化学成分
　　在锡/银/铜/铋系统中的三个元素城市影响所得合金的熔点1,2。。。。。指标是要削减所要求的回流温度；；；；；；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，，，，，，，，同时将机械机能维持在所但愿的水平上，，，，，，，，这是难以至信的复杂钻营，，，，，，，，也是科学上吸引人的处所。。。。。
　　以下是在现实配剂领域内一些有趣的发现(所有配剂都以沉量百分比暗示)：

4、根基的个性与景象
　　基于Sn/Ag与Sn/Cu的二元相图，，，，，，，，银与锡之间的相互作用形成一种Ag3Sn的金属间化合物，，，，，，，，而铜与锡反映形成Cu6Sn5的金属间化合物。。。。。对锡/铋相互作用，，，，，，，，意料铋原子作为代替原子进入晶格地位达1.0%；；；；；；超过1.0%之后，，，，，，，，铋原子作为独立的第二相沉淀出来。。。。。
　　铋的角色是极度“有力的”2。。。。。人们以为，，，，，，，，铋的沉淀 - 强化机造通常遵循Mott和Nabbaro应力场理论1,2，，，，，，，，由于所测得的合金强杜纂铋的沉淀体积分数成比例关系。。。。。这注明铋沉淀物的强化作用重要来矜持久内部应力。。。。。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能拥有最细的微结构特点尺寸，，，，，，，，这诠氏缢它的高委顿寿命和塑性。。。。。银含量高于约莫3%意料会增长Ag3Sn颗粒的体积分数，，，，，，，，了局强度更高但塑性和委顿寿命更低。。。。。所观察到的高含银量的较低委顿寿命与较大的Ag3Sn颗粒有关，，，，，，，，它使Ag3Sn颗粒体积分数更高。。。。。据揣摩，，，，，，，，在含有3~3.4%的银和3~3.1%迪腴的锡/银/铜/铋系统中，，，，，，，，0.5%的铜最有效地产生适量的、拥有最细的微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，，，，，，，，因而得到高的委顿寿命、强度和塑性。。。。。

　　与63Sn/37Pb的比力
　　最佳的化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供较高的强度，，，，，，，，以及比Sn63/Pb37逾越约莫200%的委顿寿命。。。。。

　　推荐
　　溶解比锡/银/铜共晶合金低几度，，，，，，，，锡/银/铜/铋化学成分在表表贴装造作中处于优势的地位。。。。�？？？？Ｋ伎嫉礁骼嘤∷⒌缏钒�(PCB)装配与过程窗口的要求，，，，，，，，拥有低于215°C熔点的合金对维持已成立的SMT结构的可造作性是必要的。。。。。
　　锡/银/铜/铋系统中最佳的无铅焊锡化学成分是93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu。。。。。它拥有比63Sn/37Pb更高的强度和委顿阻抗，，，，，，，，而塑性方面也不逊色。。。。。其相对较低的溶解温度(209~212°C)、狭幼的粘滞领域(幼于或蹬宗3°C)和熔湿(wetting)机能出格适合于作为表表贴装利用中的63Sn/37Pb的代替品。。。。。该合金也拥有比任何二元合金(63Sn/37Pb或96.5Sn/3.5Ag或99.3Sn/0.7Cu)更高的强度。。。。。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu是值得思考与评估的63Sn/37Pb代替候选合金。。。。。

　　“最佳化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供更高的强度，，，，，，，，以及比63Sn/37Pb高约莫200%的委顿寿命。。。。。”

5、最佳化学成分
　　在锡/银/铜/铋系统中的三个元素城市影响所得合金的熔点1,2。。。。。指标是要削减所要求的回流温度；；；；；；找出在这个四元系统中每个元素的最佳配剂，，，，，，，，同时将机械机能维持在所但愿的水平上，，，，，，，，这是难以至信的复杂钻营，，，，，，，，也是科学上吸引人的处所。。。。。
　　以下是在现实配剂领域内一些有趣的发现(所有配剂都以沉量百分比暗示)：

6、根基的个性与景象
　　基于Sn/Ag与Sn/Cu的二元相图，，，，，，，，银与锡之间的相互作用形成一种Ag3Sn的金属间化合物，，，，，，，，而铜与锡反映形成Cu6Sn5的金属间化合物。。。。。对锡/铋相互作用，，，，，，，，意料铋原子作为代替原子进入晶格地位达1.0%；；；；；；超过1.0%之后，，，，，，，，铋原子作为独立的第二相沉淀出来。。。。。
　　铋的角色是极度“有力的”2。。。。。人们以为，，，，，，，，铋的沉淀 - 强化机造通常遵循Mott和Nabbaro应力场理论1,2，，，，，，，，由于所测得的合金强杜纂铋的沉淀体积分数成比例关系。。。。。这注明铋沉淀物的强化作用重要来矜持久内部应力。。。。。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能拥有最细的微结构特点尺寸，，，，，，，，这诠氏缢它的高委顿寿命和塑性。。。。。银含量高于约莫3%意料会增长Ag3Sn颗粒的体积分数，，，，，，，，了局强度更高但塑性和委顿寿命更低。。。。。所观察到的高含银量的较低委顿寿命与较大的Ag3Sn颗粒有关，，，，，，，，它使Ag3Sn颗粒体积分数更高。。。。。据揣摩，，，，，，，，在含有3~3.4%的银和3~3.1%迪腴的锡/银/铜/铋系统中，，，，，，，，0.5%的铜最有效地产生适量的、拥有最细的微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，，，，，，，，因而得到高的委顿寿命、强度和塑性。。。。。

　　与63Sn/37Pb的比力
　　最佳的化学成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供较高的强度，，，，，，，，以及比Sn63/Pb37逾越约莫200%的委顿寿命。。。。。

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