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无铅锡膏合金成分集锦
来源:  人气:3553  发布时间:2014-12-27
 对于SMT实际应用的合金成分,要满足主要的指标如下:机械特性要等于或好于建立的参照物(63Sn/37Pb);其物理性能与参照物是可比较的;其应用特性与实际的SMT制造基础结构是兼容的。  
从*简单的二元系统合金到含有超过两种元素的更复杂的系统,无铅材料已经得到彻底的探讨、研究和设计。用了超过十年的努力和积极的研究开发工作,有专门成分的七个系统由于起性能优点表现突出。
这七个系统是:
Sn/Ag/Bi 锡/银/铋
Sn/Ag/Cu 锡/银/铜
Sn/Ag/Cu/Bi 锡/银/铜/铋
Sn/Ag/Cu/In 锡/银/铜/铟
Sn/Cu/In/Ga 锡/铜/铟/镓
Sn/Ag/Bi/In 锡/银/铋/铟
Sn/Ag/Bi/Cu/In 锡/银/铋/铜/铟
Sn/Ag/Bi 锡/银/铋   
对于实际的应用,92.0Sn/3.3Ag/4.7/Bi被认为是锡/银/铋系统中*佳的无铅焊锡合金。这个成分提供比63Sn/37Pb更优越的强度,足够的塑性和相当的抗疲劳特性。其熔点(210-215°C)和湿润特性可应用于SMT印刷电路板装配。可是,当可以用甚至更高的温度时,另一种成分 - 95.5Sn/3.5Ag/1Bi - 提供更好的抗疲劳特性。
Sn/Ag/Cu 锡/银/铜  
具有3.0-4.7%Ag和0.5-1.7%Cu的成分通常具有比63Sn/37Pb更高的抗拉强度。在这个范围的成分,人们发现银的含量从3.0%提高到更高的水平(4.7%)不提供抗疲劳强度的任何改善。当铜和银两者都处于较高剂量时,塑性变坏,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu。 93.3Sn/3.1Ag/1.5Cu在强度和疲劳特性两方面都比63Sn/37Pb好得多。在这些成分之中,较低含银量的合金(93.3Sn/3.1Ag/0.5-1.5Cu)展示所有所希望特性的*佳平衡 - 熔化温度、强度、塑性、抗懦变和疲劳寿命。
Sn/Ag/Cu/Bi 锡/银/铜/铋  
在系统设计的成分中,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更高的疲劳寿命和抗懦变特性。  
*佳的成分提供至少比Sn/Ag/Cu共晶合金低5°C,这是在Sn/Ag/Cu系统中可得到的*低熔化温度 - 减缓Sn/Ag/Cu对回流温度的要求。
Sn/Ag/Cu/In 锡/银/铜/铟  
在这个合金系统中,铟在熔化温度的减少中起重要作用,并且延伸在结果合金中的熔化温度的灵活性。保持银和铜的含量不变,在一个相当的范围内(例如,4.1%Ag和0.5%Cu或3.0-3.1%Ag和0.5%Cu),屈服强度和抗拉强度几乎与铟的原子百分率达到大约8%成线形增加。随着铟进一步增加(超过8%),屈服强度降低。至于疲劳特性,疲劳寿命随着铟的原子百分比成指数增长,也是在大约8%的铟时达到*大。  
在系统设计的成分之中,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的温度下熔化,这是在SMT生产中一个不可逾越的优势。
Sn/Cu/In/Ga 锡/铜/铟/镓  
在这个系统中,疲劳寿命在铜的浓度为0.7%时达到*大。6%的铟的含量被认为是*佳的,当考虑成本和性能因素时。少量镓的加入进一步提高强度和抗疲劳特性。所有三个元素(Cu, Ga, In)对降低锡的熔化温度都是有效的。93.0Sn/0.5Cu/6.0In/0.5Ga的屈服和抗拉强度都比63Sn/37Pb的好。其疲劳寿命和抗懦变特性也比63Sn/37Pb优越得多。Sn/Ag/Bi/In 锡/银/铋/铟  
在1.0%Bi和3.3-3.5%Ag时,4.0%的铟的含量对于将疲劳寿命*大化是*有效的。铟含量的任何进一步增加都不会增加疲劳寿命。在系统设计的成分之中,有三种选择:90.0Sn/3.3Ag/3.0Bi/3.7In具有206-211°C的熔化温度并展示所希望特性的*佳平衡;91.5Sn/3.5Ag/1.0Bi/4.0In提供*高的疲劳寿命;*后,成本*好的成分是92.0Sn/3.3Ag/3.0Bi/1.7In。
Sn/Ag/Bi/Cu/In 锡/银/铋/铜/铟  
代表性的焊锡85.2Sn/4.1Ag/2.2Bi/0.5Cu/8.0In的熔化温度是193-199°C。另一种代表性焊锡,82.3Sn/3.0Ag/2.2Bi/0.5Cu/12.0In, 具有183-193°C的熔化温度。两种合金都显示比63Sn/37Pb高得多的强度。*佳表现的成分是85.2Sn/4.1Ag/2.2Bi/0.5Cu/8.0In,具有比63Sn/37Pb高得多的疲劳寿命。  
除了上面的系统和相应的成分之外,二元Sn/Ag和Sn/Cu共晶合金也是可行的成分。应该注意,在一个合金系统内,只有规定的成分具有所希望的性能。这一点是与Sn/Pb系统一样的 - 特定的成分(63Sn/37Pb)才是*佳的。总之,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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