什么構(gòu)成一個(gè)可行的成分？

　　對(duì)于一個(gè)可行的成分，三個(gè)主要的標(biāo)準(zhǔn)是，其機(jī)械性能要等于或好于以建立的參照物(63Sn/37Pb)；其物理性能與參照物是可比較的；其應(yīng)用特性與實(shí)際的SMT制造基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是兼容的。

　　從最簡(jiǎn)單的二元系統(tǒng)合金到含有超過(guò)兩種元素的更復(fù)雜的系統(tǒng)，無(wú)鉛材料已經(jīng)得到徹底的探討、研究和設(shè)計(jì)。用了超過(guò)十年的努力和積極的研究開發(fā)工作，有專門成分的七個(gè)系統(tǒng)由于起性能優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)突出。這七個(gè)系統(tǒng)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(duì)于實(shí)際的應(yīng)用，92.0Sn/3.3Ag/4.7/Bi被認(rèn)為是錫/銀/鉍系統(tǒng)中最佳的無(wú)鉛焊錫合金。這個(gè)成分提供比63Sn/37Pb更優(yōu)越的強(qiáng)度，足夠的塑性和相當(dāng)?shù)目蛊谔匦浴Ｆ淙埸c(diǎn)(210-215°C)和濕潤(rùn)特性可應(yīng)用于SMT印刷電路板裝配。可是，當(dāng)可以用甚至更高的溫度時(shí)，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(qiáng)度。在這個(gè)范圍的成分，人們發(fā)現(xiàn)銀的含量從3.0%提高到更高的水平(4.7%)不提供抗疲勞強(qiáng)度的任何改善。當(dāng)銅和銀兩者都處于較高劑量時(shí)，塑性變壞，如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu。 93.3Sn/3.1Ag/1.5Cu在強(qiáng)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最佳平衡 - 熔化溫度、強(qiáng)度、塑性、抗懦變和疲勞壽命。

Sn/Ag/Cu/Bi 錫/銀/銅/鉍

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成分中，93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu展示所希望特性的最佳平衡。最佳成分(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。

　　最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(tǒng)中可得到的最低熔化溫度 - 減緩Sn/Ag/Cu對(duì)回流溫度的要求。

Sn/Ag/Cu/In 錫/銀/銅/銦

　　在這個(gè)合金系統(tǒng)中，銦在熔化溫度的減少中起重要作用，并且延伸在結(jié)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(gè)相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)(例如，4.1%Ag和0.5%Cu或3.0-3.1%Ag和0.5%Cu)，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度幾乎與銦的原子百分率達(dá)到大約8%成線形增加。隨著銦進(jìn)一步增加(超過(guò)8%)，屈服強(qiáng)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(shù)增長(zhǎng)，也是在大約8%的銦時(shí)達(dá)到最大。

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成分之中，88.5Sn/3.0Ag/0.5Cu/8.0In是最佳的 - 它展示所希望特性的最佳平衡。

　　最佳成分在比Sn/Ag/Cu共晶合金至少低15°C的溫度下熔化，這是在SMT生產(chǎn)中一個(gè)不可逾越的優(yōu)勢(shì)。

Sn/Cu/In/Ga 錫/銅/銦/鎵

　　在這個(gè)系統(tǒng)中，疲勞壽命在銅的濃度為0.7%時(shí)達(dá)到最大。6%的銦的含量被認(rèn)為是最佳的，當(dāng)考慮成本和性能因素時(shí)。少量鎵的加入進(jìn)一步提高強(qiáng)度和抗疲勞特性。所有三個(gè)元素(Cu, Ga, In)對(duì)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(qiáng)度都比63Sn/37Pb的好。其疲勞壽命和抗懦變特性也比63Sn/37Pb優(yōu)越得多。

Sn/Ag/Bi/In 錫/銀/鉍/銦

　　在1.0%Bi和3.3-3.5%Ag時(shí)，4.0%的銦的含量對(duì)于將疲勞壽命最大化是最有效的。銦含量的任何進(jìn)一步增加都不會(huì)增加疲勞壽命。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)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最佳平衡；91.5Sn/3.5Ag/1.0Bi/4.0In提供最高的疲勞壽命；最后，成本最好的成分是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(qiáng)度。最佳表現(xiàn)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(tǒng)和相應(yīng)的成分之外，二元Sn/Ag和Sn/Cu共晶合金也是可行的成分。應(yīng)該注意，在一個(gè)合金系統(tǒng)內(nèi)，只有規(guī)定的成分具有所希望的性能。這一點(diǎn)是與Sn/Pb系統(tǒng)一樣的 - 特定的成分(63Sn/37Pb)才是最佳的。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/0.5-1.5Cu
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??