Kawat pateri berdasarkan rumusan aloi suhu rendah, biasanya mengandungi eutektik bismut, indium atau tin-bismut dengan takat lebur di bawah 150°C, memberikan fleksibiliti proses yang disasarkan untuk komponen rapuh dari segi terma, namun integriti strukturnya merosot dengan ketara apabila tertakluk kepada tekanan mekanikal, pendedahan terma yang berpanjangan, atau kitaran larutan terma berulang yang lebih rendah, dengan takat tercair tercair yang berulang, dengan takat tercair yang lebih rendah. perpaduan, rintangan mobiliti kehelan berkurangan dan julat pemejalan yang lebih sempit yang menggalakkan pengasingan mikro semasa penyejukan.
Komposisi aloi dawai pateri suhu rendah sememangnya mengorbankan kemuluran untuk pemejalan pantas, kerana penambahan bismut melebihi 47 peratus berat memperkenalkan fasa kaya Bi yang rapuh di sepanjang sempadan butiran, manakala kandungan indium yang berlebihan melembutkan matriks dan mempercepatkan interdifusi pada antara muka kuprum, yang membawa kepada pembentukan lompang pramatang dan keadaan kebolehpercayaan sendi pateri yang lemah, terutamanya dalam kebolehpercayaan sendi pateri yang lemah. dan pemasangan elektronik boleh pakai.
Tingkah laku pembasahan dawai pateri aloi suhu rendah merosot dengan ketara pada pad PCB siap OSP dan permukaan ENIG disebabkan oleh kinetik pengaktifan fluks yang lembap pada puncak aliran semula sub-200°C, dan kerana ketegangan permukaan yang berkurangan aloi Bi-Sn cair menghalang aliran kapilari spontan ke dalam celah nada halus yang tidak konsisten, mengakibatkan litupan yang tidak konsisten, litupan yang tidak stabil. kadar kecacatan kepala-dalam-bantal yang lebih tinggi semasa operasi kerja semula QFN dan BGA.
Pertumbuhan sebatian antara logam pada antara muka pateri-tembaga kekal tidak stabil secara termodinamik dalam sistem aloi suhu rendah, kerana pembentukan Cu6Sn5 ditekan di bawah 210°C dan nukleasi Cu3Sn ditangguhkan melebihi 180°C, yang menyebabkan taburan ketebalan IMC tidak seragam merentas sambungan, meningkatkan kerintangan antara muka dari semasa ke semasa, dan merendahkan ambang kuasa Kirkendall. 85°C/85% RH selama 1000 jam.
Rintangan kelesuan terma dawai pateri aloi suhu rendah menurun secara mendadak selepas 500 kitaran antara -40°C dan +125°C, bukan sahaja disebabkan oleh pekali pengembangan terma yang tidak padan penguatan antara substrat SnBi dan FR-4, tetapi juga disebabkan oleh kekasaran progresif bagi kesinambungan fraktur Sn primer dan Sn dendrit Sn. di bawah ketegangan kitaran, dengan itu mempercepatkan perambatan retak di sepanjang laluan intergranular lemah yang sebelum ini tidak dapat diperhatikan dalam sambungan SAC305 konvensional.
Kestabilan storan memberikan satu lagi kekangan operasi, kerana dawai pateri aloi suhu rendah teroksida dengan lebih cepat dalam udara ambien disebabkan oleh aktiviti permukaan bismut yang lebih tinggi dan tenaga lekatan filem oksida yang lebih rendah, memerlukan pembersihan nitrogen semasa pelunturan gelendong, aplikasi fluks segera sebelum penyusuan, dan kawalan kelembapan yang ketat di bawah 30% RH dalam kabinet storan gelegar dan penyahgradan solder untuk mengelakkan penyahgradan gelendong.
Kekonduksian elektrik dawai pateri aloi suhu rendah jatuh 15–22% di bawah setara Sn63Pb37 standard disebabkan oleh penyerakan elektron pada sempadan fasa Bi–Sn dan laluan bebas min yang dikurangkan dalam struktur mikro yang diasingkan, menjadikannya tidak sesuai untuk surih arus tinggi yang membawa lebihan 3A, keratan rentas modul tanpa kompensasinya. pemanasan mesti kekal di bawah 5°C/W kenaikan simpang-ke-ambien.
Penyempitan tetingkap proses menjadi tidak dapat dielakkan apabila menggantikan dawai pateri aloi suhu rendah kepada talian SMT warisan yang asalnya ditentukur untuk profil puncak 220–250°C, kerana kadar tanjakan prapanas mesti diperlahankan untuk mengelakkan percikan fluks daripada pecah pelarut pramatang, tempoh rendam dilanjutkan untuk memastikan suhu teras seragam walaupun pada penembusan jisim terma lebih rendah 30%, dan penembusan jisim terma lebih rendah 30% Bi pengoksidaan semasa pengekalan keadaan cair.
Kekuatan ricih sendi yang diukur setiap IPC-J-STD-002 menurun daripada 32 MPa dalam SAC305 kepada 18–21 MPa dalam wayar pateri Sn42Bi58 selepas penuaan ambien 24 jam, dan seterusnya menurun kepada 12–14 MPa selepas penuaan wap pada 100°C selama 8 jam, mengesahkan bahawa pelembapan hidrolisis yang diserap pengaktif berasaskan rosin dan menggalakkan penembusan antara muka pada lapisan penghalang Ni(P) dalam kemasan ENIG.
Keputusan penggantian mesti mempertimbangkan pertukaran antara margin keselamatan terma dan kemandirian mekanikal jangka panjang, kerana memilih dawai pateri aloi suhu rendah semata-mata untuk melindungi pemacu MLCC atau OLED mengabaikan kekotorannya yang tidak dapat dipulihkan selepas tiga kali alir semula, ketidakserasiannya dengan peralatan pematerian gelombang yang tidak mempunyai ketepatan 138–145°C dalam kawalan suhu kebolehmandian untuk mengekalkan beban mekanikalnya, dan patah pukal dalam senario ujian jatuh peranti pegang tangan.
