無(wú)鉛選擇：錫/銀/銅/鉍系統

　　錫/銀/銅/鉍的最佳化學(xué)成分，從SMT制造的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，是很有用的，特別是因為它提供較低的回流溫度，這是需要的關(guān)鍵所在。
　　
　　最佳化學(xué)成分
　　在錫/銀/銅/鉍系統中的三個(gè)元素都會(huì )影響所得合金的熔點(diǎn)1,2。目標是要減少所要求的回流溫度；找出在這個(gè)四元系統中每個(gè)元素的最佳配劑，同時(shí)將機械性能維持在所希望的水平上，這是難以致信的復雜追求，也是科學(xué)上吸引人的地方。
　　以下是在實(shí)際配劑范圍內一些有趣的發(fā)現(所有配劑都以重量百分比表示)：
　　
　　熔化溫度隨著(zhù)銅的增加而下降，在0.5%時(shí)達到最小。超過(guò)0.5%的銅，熔化溫度幾乎保持不變。
　　
　　類(lèi)型地，當增加銀時(shí)熔化溫度下降，在大約3.0%時(shí)達到最小。當銀從3.0%增加到4.7%時(shí)合金熔化溫度的減少可以忽略。
　　
　　鉍對進(jìn)一步減少熔化溫度起主要作用?？墒?，可加入的鉍的量是有限的，因為它對疲勞壽命和塑性有非常大的破壞作用。適當的鉍的量大約為3~3.5%。
　　美國專(zhuān)利 5,520,752 透露了一種從錫/銀/鉍/銅所選的無(wú)鉛合金：在重量上，大約86~97%的錫、大約0.3~4.5%的銀、大約0~9.3%的銦、大約0~4.8%的鉍和大約0~5%的銅。3
　　在3.0~3.1%的鉍和3.0~3.4%的銀、0.5%的銅時(shí)，最有效地增加疲勞壽命。再增加任何銅都不會(huì )影響疲勞壽命。
　　當鉍保持在3~3.1%和銅在0.5~2%時(shí)，3.1%的銀是達到最大疲勞壽命的最有效的配劑。
　　在系統化設計出來(lái)的化學(xué)成分之中，顯示所希望性能的最好平衡，即，熔化溫度、強度、塑性和疲勞壽命。
　　
　　基本的特性與現象
　　基于Sn/Ag與Sn/Cu的二元相圖，銀與錫之間的相互作用形成一種Ag3Sn的金屬間化合物，而銅與錫反應形成Cu6Sn5的金屬間化合物。對錫/鉍相互作用，預料鉍原子作為替代原子進(jìn)入晶格位置達1.0%；超過(guò)1.0%之后，鉍原子作為獨立的第二相沉淀出來(lái)。
　　鉍的角色是非?！坝辛Φ摹?。人們認為，鉍的沉淀 - 強化機制通常遵循Mott和Nabbaro應力場(chǎng)理論1,2，因為所測得的合金強度與鉍的沉淀體積分數成比例關(guān)系。這說(shuō)明鉍沉淀物的強化作用主要來(lái)自長(cháng)期內部應力。
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu可能具有最細的微結構特征尺寸，這解釋了它的高疲勞壽命和塑性。銀含量高于大約3%預料會(huì )增加Ag3Sn顆粒的體積分數，結果強度更高但塑性和疲勞壽命更低。所觀(guān)察到的高含銀量的較低疲勞壽命與較大的Ag3Sn顆粒有關(guān)，它使Ag3Sn顆粒體積分數更高。據推測，在含有3~3.4%的銀和3~3.1%的鉍的錫/銀/銅/鉍系統中，0.5%的銅最有效地產(chǎn)生適量的、具有最細的微結構尺寸的Cu6Sn5顆粒，因此得到高的疲勞壽命、強度和塑性。
　　
　　與63Sn/37Pb的比較
　　最佳的化學(xué)成分(93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu)提供較高的強度，以及比Sn63/Pb37高出大約200%的疲勞壽命。
　　
　　與96.5Sn/3.5Ag的比較
　　93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu具有209