Elemento Sb Epekto sa Pagganap sa Solder Bar

Ang Element Sb ay may malinaw na impluwensya sa pagganap ng Solder Bar dahil ang antimony ay bumubuo ng mga stable na intermetallic phase na may lata, binabago ang grain boundary cohesion, at pinipigilan ang labis na intermetallic layer thickening sa mga metal interface sa panahon ng parehong paghihinang at kasunod na thermal aging; kapag ang Sb content ay tumaas mula 3.5 wt% hanggang 6.0 wt% sa Sn–Sb binary system, ang solidus temperature ay tumataas ng 2.7°C habang ang liquidus ay nananatiling halos hindi nagbabago, na nagreresulta sa isang mas makitid na hanay ng pasty na nagpapabuti sa kahulugan ng pag-print ngunit pinapataas din ang panganib ng premature na solidification sa pag-print.

Ang pagdaragdag ng Sb ay nagpapataas ng tensile strength at creep resistance dahil sa pagpapalakas ng solusyon at pagpapatigas ng dispersion mula sa SnSb precipitates, ngunit ang labis na Sb na lampas sa 7.0 wt% ay nag-uudyok ng brittleness dahil ang mga magaspang na pangunahing SnSb dendrites ay mas gustong mag-nucleate sa panahon ng mabagal na paglamig, na lumilikha ng mga lugar ng konsentrasyon ng stress na nagsisimula sa mekanikal o microcras na pagkabigla; nagiging malala ang epektong ito kapag ang mga solder bar ay inihagis gamit ang hindi nakokontrol na furnace dwell times na higit sa 30 minuto, kung saan ang localized segregation ay humahantong sa mga Sb-rich zone na lampas sa 9.2 wt% malapit sa ingot surface.

Ang pagkakapare-pareho ng solder bar ay lubos na nakadepende sa pagkakapareho ng pamamahagi ng Sb sa cross-section, at ang batch-to-batch na pagkakaiba-iba na mas malaki sa ±0.15 wt% ay nagti-trigger ng masusukat na drift sa wave soldering wettability, na pinatunayan ng pagtaas ng anggulo ng contact mula 28° hanggang 39° sa OSP-coated copper test coupon pagkatapos ng 3 segundo ng 2 segundo; ang gayong hindi pagkakapare-pareho ay nagmumula hindi lamang mula sa kadalisayan ng hilaw na materyal kundi pati na rin mula sa pagtatayo ng crucible residue sa panahon ng tuluy-tuloy na pag-remelting, kung saan ang na-oxidized na SbO₂ ay nag-iipon sa ibabaw ng natutunaw at nauubos ang aktibong Sb na magagamit para sa alloying.

Sa panahon ng reflow, pinapahina ng Sb ang growth kinetics ng Cu₆Sn₅ sa solder-copper interface sa pamamagitan ng pagpapalit sa crystal lattice at pagpapababa ng interfacial energy, gayunpaman, ito ay sabay-sabay na nagpo-promote ng Kirkendall void formation sa reaction front kapag ang Cu diffusion ay lumampas sa Sn na mga beses pagkatapos ng diffusion Sn at higit sa 2 dffusion. 90 segundo; ang dual behavior na ito ay nagpapaliwanag kung bakit ang mga solder joint na may 4.8 wt% Sb ay nagpapakita ng 22% na mas mababang interfacial fracture energy pagkatapos ng 1000 thermal cycle sa pagitan ng −40°C at 125°C kumpara sa mga may 5.2 wt% Sb, sa kabila ng magkaparehong halaga ng shear strength na sinusukat sa temperatura ng silid.

Naaapektuhan ng mga kondisyon ng imbakan ang katatagan ng pagganap na nauugnay sa Sb dahil ang ambient humidity na higit sa 60% RH ay nagpapabilis ng oksihenasyon sa ibabaw ng mga low-Sb solder bar (<4>6.5 wt%) na nagkakaroon ng mas makapal na balat ng oxide na naglalaman ng halo-halong SnO₂–Sb₂O₄ na mga phase na lumalaban sa conventional Flux-based activation a maliban kung ang rosin acid na ginagamit ay nakabatay sa pag-activate ng flux a.

Nangangailangan ang pagmamanupaktura ng traceability ng mahigpit na kontrol sa Sb sourcing dahil ang antimony na kinukuha mula sa pangalawang scrap ay kadalasang naglalaman ng mga variable na antas ng As, Pb, at Bi na mga dumi na magkakasamang naghihiwalay sa Sb sa panahon ng solidification, na humahantong sa hindi mahuhulaan na eutectic depression at localized na mga anomalya sa pagtunaw; Ang certified primary Sb na may ≥99.99% purity ay nagpapanatili ng pare-parehong eutectic temperature sa 231.9°C sa Sn–10Sb alloys, samantalang ang hindi na-certify na mga batch ay inililipat ang eutectic point pababa ng hanggang 3.4°C dahil sa Bi na kontaminasyon na higit sa 120 PPM.

Dapat i-verify ng mga process engineer ang content ng Sb sa pamamagitan ng XRF o ICP-OES bago ilabas ang bar lot dahil na-calibrate ang mga handheld XRF unit para sa maramihang Sn–Pb matrice na minamaliit ang Sb na konsentrasyon sa Sn–Sb system nang hanggang 0.42 wt% dahil sa matrix na pagsipsip laban sa 1 na epekto, 15 SISTEM na pagsipsip laban sa 1 SIST. Sn–Sb ang reference na materyal ay sapilitan para sa kawalan ng katiyakan sa pagsukat sa ibaba ±0.07 wt%.

Kapag pumipili ng mga solder bar para sa mga application ng automotive na may mataas na pagiging maaasahan, ang nilalaman ng Sb ay dapat hawakan sa loob ng 4.95–5.05 wt% upang matugunan ang mga kinakailangan sa thermal shock ng AEC-Q200, dahil ang mga paglihis sa labas ng window na ito ay nauugnay sa 17% na mas mataas na mga rate ng joint failure sa panahon ng pinabilis na pagsubok sa buhay sa 1500 cycle na lumampas sa ±0.1 na paglihis, at anumang paglihis sa ±0.1 na paglihis sa 18 na paglihis. IPC-J-STD-006C clause 3.4.2 para sa mga limitasyon ng elemental na pagpapaubaya.