日益复杂的合金冶炼技术，以及人們對电子产品功能和性能的要求逐漸提升，這些因素均使到电子产品的设计趋向新颖和小型化。因此，更高的 I/O 密度、更细的间距和更小的封装尺寸也正在改变对无铅焊接合金的要求。所需的焊接合金需要具备比SAC305 合金具有更好的热可靠性以及机械可靠性，但是根据不同的应用，其熔融温度要比SAC305 合金更低、相似或更高。本文将通过进行单轴拉应力测试（在不同温度和应变速率下）和蠕变测试来找出各种高可靠性焊接合金的特征。合金添加剂用于控制金属间化合物的生成和微观结构强化。主要的合金添加剂会影响熔融特性和整体机械性能，而次要的合金添加剂则会影响质量扩散率和其热传导可靠性。均匀分布的金属间化合物能够最大程度地减低错位和变形的出现，从而增加合金焊接强度。

与SAC305合金相比，这篇文章所讲解的高可靠性和超高可靠性合金表现出优异的机械性能。通过在室温和 150℃，与 10-4 至 5/s 的应变速率下进行单轴拉应力测试，探讨了温度和应变速率对这些机械特性的影响。由于较高的对应温度比，预计在高达 150℃ 的热循环过程中，合金的变形将受蠕变影响。因此，高温蠕变测试是用来计算这些合金在应用中的热机械性能和长期可靠性。由于这些合金的熔融特性，其熔化温度的范围相当广泛，因此它们适合用于各种应用，例如热敏封装的组装、汽车引擎盖、半导体、LED 和电力电子设备。

 

实验研究

基于上述要求，我们找来了一些适用的合金：

 

 

我们对这些合金进行了各种比较，例如极限拉应力强度、屈服强度以及抗蠕变性。

高温抗蠕变性结果如下所示：

 

 

我们观察到，合金 5 的数值比 SAC305 大四倍，比合金 2,3 和 4 大 40%。区别之一是合金 5 的 Sb 含量较高，这有助于通过 SbSn 颗粒的形成进行固溶和沉淀硬化。

 

来源：麦德美爱法

 

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