요소 Sb는 안티몬이 주석과 함께 안정적인 금속간 상을 형성하고, 입자 경계 응집력을 수정하고, 납땜 및 후속 열 노화 동안 금속 계면에서 과도한 금속간 층 두꺼워짐을 억제하기 때문에 솔더 바 성능에 뚜렷한 영향을 미칩니다. Sn-Sb 이원 시스템에서 Sb 함량이 3.5wt%에서 6.0wt%로 증가하면 고상선 온도는 2.7°C 증가하고 액상선은 거의 변하지 않아 인쇄 정의가 향상되는 페이스트 범위가 좁아지지만 미세 피치 스텐실 인쇄에서 조기 응고 위험도 높아집니다.
Sb을 첨가하면 SnSb 석출물의 용액 강화 및 분산 경화로 인해 인장 강도와 크리프 저항이 향상되지만, 7.0wt%를 초과하는 과도한 Sb은 취성을 유발합니다. 왜냐하면 거친 1차 SnSb 수상돌기가 느린 냉각 중에 우선적으로 핵화되어 기계적 충격이나 열 순환 하에서 미세 균열이 발생하는 응력 집중 사이트가 생성되기 때문입니다. 이러한 효과는 국부적인 분리로 인해 잉곳 표면 근처에서 Sb가 풍부한 구역이 9.2wt%를 초과하는 30분 이상의 제어되지 않은 용광로 체류 시간을 사용하여 솔더 바를 주조할 때 특히 심각해집니다.
솔더 바 일관성은 단면 전반에 걸친 Sb 분포 균일성에 크게 좌우되며, ±0.15wt%보다 큰 배치 간 변동은 웨이브 솔더링 습윤성의 측정 가능한 드리프트를 유발합니다. 이는 255°C에서 3초 동안 담근 후 OSP 코팅 구리 테스트 쿠폰에서 접촉각이 28°에서 39°로 증가한 것으로 입증됩니다. 이러한 불일치는 원료 순도뿐만 아니라 지속적인 재용해 중 도가니 잔류물 축적으로 인해 발생합니다. 여기서 산화된 SbO2는 용융 표면에 축적되고 합금에 사용할 수 있는 활성 Sb이 고갈됩니다.
리플로우 동안 Sb은 결정 격자로 대체하고 계면 에너지를 낮춤으로써 솔더-구리 계면에서 Cu₆Sn₅의 성장 역학을 지연시키지만, 동시에 Cu 확산이 Sn 확산을 앞지르는 경우, 특히 210°C 이상 및 체류 시간이 90초를 초과하는 경우 반응 전면에서 Kirkendall 보이드 형성을 촉진합니다. 이러한 이중 거동은 실온에서 측정된 동일한 전단 강도 값에도 불구하고 4.8wt%Sb를 사용한 솔더 조인트가 5.2wt%Sb를 사용한 솔더 조인트에 비해 -40°C~125°C 사이에서 1000회 열 사이클 후 22% 더 낮은 계면 파괴 에너지를 나타내는 이유를 설명합니다.
60% RH 이상의 주변 습도는 Sb 함량이 낮은 솔더 바(<4>6.5wt%)의 표면 산화를 가속화하기 때문에 보관 조건은 Sb 관련 성능 안정성에 영향을 미칩니다. 이는 아비에트산 함량이 높은 로진 기반 플럭스를 사용하지 않는 한 기존 플럭스 활성화에 저항하는 혼합 SnO2-Sb2O₄ 상을 포함하는 더 두꺼운 산화물 스킨을 생성하기 때문입니다.
2차 스크랩에서 추출된 안티몬에는 응고 중에 Sb과 함께 분리되는 다양한 수준의 As, Pb 및 Bi 불순물이 포함되어 예측할 수 없는 공융 저하 및 국부적인 용융 이상 현상이 발생하기 때문에 제조 추적성을 위해서는 Sb 소싱에 대한 엄격한 제어가 필요합니다. 순도가 99.99% 이상인 인증된 1차 Sb은 Sn-10Sb 합금에서 231.9°C의 일관된 공융 온도를 유지하는 반면, 인증되지 않은 배치는 120ppm 이상의 Bi 오염으로 인해 공융점을 최대 3.4°C 아래로 이동시킵니다.
벌크 Sn-Pb 매트릭스에 대해 보정된 휴대용 XRF 장치는 매트릭스 흡수 효과로 인해 Sn-Sb 시스템의 Sb 농도를 최대 0.42wt%까지 과소평가하고 NIST SRM 1151a Sn-Sb 참조 자료에 대한 보정이 필수이므로 공정 엔지니어는 바 로트 출시 전에 XRF 또는 ICP-OES를 통해 Sb 함량을 확인해야 합니다. 측정 불확도가 ±0.07wt% 미만인 경우.
신뢰성이 높은 자동차 애플리케이션용 솔더 바를 선택할 때 Sb 함량은 AEC-Q200 열 충격 요구 사항을 충족하기 위해 4.95~5.05wt% 이내로 유지되어야 합니다. 이 범위를 벗어나는 편차는 1500사이클의 가속 수명 테스트 중 접합 실패율이 17% 더 높고, ±0.18wt%를 초과하는 편차는 원소 허용 오차에 대한 IPC-J-STD-006C 조항 3.4.2에 대한 적합성을 무효화하기 때문입니다. 한계.
