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4 SN-BI系合金組織成分.doc
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1、Sn-Bi系合金组织成分Sn-Bi 系焊料,可按图3.6 表示的,能在139共晶点至232的宽熔点范围内做成合金。图3.7 是随着Bi 量的变化其组织成分变化的照片,属单纯的Bi/Sn共晶组织。由共晶组织到21wt % Bi的组成范围,表示了Sn/Bi共晶相和Sn相的二相组织。这种典型的二相领域组织见图3.8,在共晶部分Bi在10Lm以上时会出现粗化形状的结晶,由Bi的脆性会影响到焊料的机械性质。另外,在Sn相中有许多微细板状的Bi 析出,Sn基块中固溶着多量的Bi,根据状态图上的判断,Bi 量在21wt%以下时不会形成共晶组织,Bi在Sn中产生的偏析且在Bi浓度低的领域,容易形成共晶组织。S
2、n-Bi 系合金实用化的最大问题点,在靠近190附近做成的焊料,从状态图上采看的话,其固液共存领域相当大,这个影响作为凝固偏析的现象,在80时是十分稳定的合金组织,超过140 后Bi 的粗化即会发生严重脆性。用低Bi 合金的DTA 评价可明显表示在139 尖顶的吸热峰值,这个现象俗称为“低温共晶”,实际上称为低温共晶并不确切,仅仅是由Bi 的偏析生成的共晶溶解现象。当Bi 的组成在21wt%以下时为何会发生共晶点的溶解,这在状态图上是看不到的。从图3.6 中看到,10 % Bi的组成,从0点开始焊料的冷却,首先在A点出现固相,这时固相的组成是B 点的组成,Bi 浓度比初始焊料浓度低,于是,在当
3、然固相中低状态溶液的Bi 浓度升高(C点),向后续出现的固相D点迁移,结果会产生连续性的固相和液相中的浓度变化。现实中,对组装基板的冷却都采用缓进形式,是为预防枝状晶体的形成及凝固的不均匀。对于生存的偏析,作为熔液残留部分的Bi 不断地浓化,到最后凝固时的熔液成分如超过21% ,就形成Sn-21Bi/Bi 的共晶组织,由此可见,从O点开如冷却到P点的温度下降,如不发生上述的分离就没有Bi的粗化结晶。关于偏析,Sn-Bi系和Sn-Ag-Bi系存在的问题,可理解为“FILLET-LIFTING ”现象。由焊料本身的凝固收缩及焊料与引线的热收缩,会对固有方向形成一定的力,而没有引线的场合会产生FIL
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