แท่งบัดกรี Sn90Sb10 ได้รับการกำหนดสูตรมาเพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดในสภาพแวดล้อมการบัดกรีที่มีจุดหลอมเหลวสูงแบบไร้สารตะกั่ว โดยที่โลหะผสม SAC305 หรือ Sn63Pb37 ทั่วไปไม่สามารถรักษาประสิทธิภาพของโครงสร้างที่สูงกว่า 150°C ได้ และองค์ประกอบที่กำหนดคือ ดีบุก 90 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และพลวง 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ทำให้ได้อุณหภูมิโซลิดัสที่ 239°C และอุณหภูมิของเหลวที่ 241°C ส่งผลให้ ช่วงการหลอมเหลวที่แคบเป็นพิเศษเพียง 2°C ซึ่งรองรับการควบคุมความร้อนที่แม่นยำระหว่างการบัดกรีแบบจุ่ม การบัดกรีแบบคลื่น และการดำเนินการเชื่อมติดด้วยตนเอง
โครงสร้างจุลภาคโดยหลักประกอบด้วยเมทริกซ์เฟส α ที่อุดมด้วยดีบุกสลับกับสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก SbSn ที่กระจายตัวอย่างประณีต ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลั่นเกรนที่มีประสิทธิภาพและตำแหน่งปักหมุดการเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตเป็นประมาณ 48 MPa ที่อุณหภูมิห้อง และคงไว้มากกว่า 32 MPa แม้ที่อุณหภูมิ 125°C ซึ่งเป็นระดับที่สูงกว่า Sn96.5Ag3.0Cu0.5 อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งลดลงต่ำกว่า 20 MPa ภายใต้ความร้อนที่เหมือนกัน การโหลดและความแข็งแรงที่สะสมไว้นี้แปลโดยตรงเป็นการลดการเริ่มรอยแตกเมื่อยล้าทางความร้อนเชิงกลในข้อต่อที่ต้องผ่านวงจรความร้อนซ้ำระหว่าง -40°C ถึง 125°C
ความต้านทานต่อออกซิเดชันได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับโลหะผสมที่มีดีบุกบริสุทธิ์ เนื่องจากการก่อตัวของชั้นออกไซด์ผสม SnO₂–Sb₂O₃ ที่ยึดเกาะหนาแน่นระหว่างการจัดการหลอมเหลว ซึ่งช่วยลดการสร้างขี้โลหะได้สูงสุดถึง 35% เมื่อเทียบกับแท่ง Sn99.3Cu0.7 ภายใต้สภาวะการบัดกรีด้วยคลื่นที่เหมือนกันที่อุณหภูมิ 255°C และการไม่มีเงินช่วยขจัดความกังวลเกี่ยวกับการเกิดโมฆะที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในกระแสไฟฟ้าสูง ส่วนต่อประสานความหนาแน่น ในขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนวัตถุดิบลงประมาณ 22% เมื่อเทียบกับทางเลือกอื่นที่มี Ag ซึ่งมีลักษณะการหลอมที่เทียบเคียงได้
ความสามารถในการเปียกน้ำบนพื้นผิวทองแดงยังคงแข็งแกร่งแม้จะมีจุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น โดยบรรลุพื้นที่การแพร่กระจาย 78% หลังจาก 3 วินาทีที่ 260°C ในบรรยากาศไนโตรเจนที่มี 100 PPM O₂ และโลหะผสมแสดงการไหลของเส้นเลือดฝอยสม่ำเสมอในช่องว่างระดับละเอียดลงไปที่ 0.15 มม. โดยไม่เกิดการบริดจ์หรือตกต่ำ โดยมีเงื่อนไขว่ากิจกรรมของฟลักซ์จะถูกจับคู่กับสูตรที่มีพื้นฐานจากขัดสนที่เปิดใช้งานในระดับปานกลางซึ่งประกอบด้วยอนุพันธ์ของกรดอะบีติกและไกลคอล เอสเทอร์ เนื่องจากตัวกระตุ้นฮาโลเจนที่มีฤทธิ์รุนแรงมากเกินไปสามารถเร่งการละลาย Sb จากระยะหลอมเหลว และทำให้การยึดเกาะของพื้นผิวในระยะยาวลดลง
การเจริญเติบโตของสารประกอบระหว่างโลหะที่ส่วนต่อประสานระหว่างโลหะบัดกรีและทองแดงเป็นไปตามกฎจลน์ศาสตร์พาราโบลาที่มีพลังงานกระตุ้นที่ 72 กิโลจูล/โมล นำไปสู่ความหนา Cu₆Sn₅ เพียง 1.8 μm หลังจาก 1,000 ชั่วโมงที่ 150°C ซึ่งน้อยกว่า 4.3 μm อย่างมากที่ตรวจพบสำหรับ SAC305 ภายใต้อายุที่เท่ากัน และการพัฒนา IMC ที่จำกัดนี้ยังคงรักษาความเหนียวใน ขอบข้อต่อและความล่าช้าในการเริ่มต้นการแตกหักแบบเปราะในระหว่างการทดสอบแรงเฉือน โดยที่ข้อต่อ Sn90Sb10 จะรักษาแรงชำรุดโดยเฉลี่ยที่ 28.4 N บนส่วนประกอบ 0805 แม้หลังจากรอบ 2000 ระหว่าง −55°C ถึง 150°C
ความเสถียรในการจัดเก็บไม่มีการลดทอนลง โดยไม่พบการแบ่งแยกหรือการแยกเฟสที่มองเห็นได้หลังจาก 12 เดือนในถุงพลาสติกโพลีเอทิลีนปิดผนึกที่อุณหภูมิ 25°C และ 60% RH และแท่งทดสอบแรงดึงที่หล่อจากล็อตเดียวกันแสดงค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงในความต้านทานแรงดึงสุดท้ายต่ำกว่า 3.7% ซึ่งยืนยันความสามารถในการทำซ้ำแบบแบทช์ต่อแบทช์ที่จำเป็นสำหรับการผลิตที่ผ่านการรับรอง AEC-Q200 สำหรับยานยนต์ ในขณะที่พิกัดความคลาดเคลื่อนของมิติของแท่งนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ±0.2 มม. ส่วนที่กำหนดขนาด 3.2 มม. ช่วยให้มั่นใจในการป้อนที่เชื่อถือได้ในเครื่องจ่ายลวดบัดกรีอัตโนมัติ และลดเหตุการณ์การติดขัดระหว่างการป้อนอย่างต่อเนื่อง
ค่าการนำความร้อนวัดได้ที่ 52 W/m·K ที่ 25°C ช่วยให้กระจายความร้อนได้เร็วขึ้นจากการบัดกรีในสายไฟฟ้า MOSFET และโมดูล IGBT และค่าสัมประสิทธิ์เชิงเส้นของค่าเฉลี่ยการขยายตัวทางความร้อน 22.6 × 10⁻⁶ /°C ระหว่าง 25°C ถึง 125°C ซึ่งวางไว้ใกล้กับวัสดุ FR-4 PCB มากกว่าโลหะผสมของฮีทซิงค์อะลูมิเนียม จึงช่วยลดแรงเฉือนจากแรงเฉือนได้ การสะสมที่อินเทอร์เฟซระดับบอร์ดระหว่างการให้ความร้อนในการปฏิบัติงาน และข้อมูลภาคสนามในโลกแห่งความเป็นจริงจากซัพพลายเออร์ยานยนต์ระดับ Tier-1 สามรายระบุว่าการส่งคืนการรับประกันเป็นศูนย์อันเนื่องมาจากความล้มเหลวของข้อต่อบัดกรีในชุดควบคุมเครื่องยนต์ที่ประกอบ Sn90Sb10 ตลอดระยะเวลา 42 เดือนของการใช้งานในยานพาหนะ 1.7 ล้านคัน
