最近、Bi含有（ビスマス）はんだ合金について耳にしたことがないとしたら、それは近い将来変わるかもしれません。58Bi/42Snは138℃で共晶し、57Bi/42Sn/1Agは137-139℃で溶融します（どちらもPbフリーの代替材料です）。
低温はんだは、溶融温度の高い合金よりも有利です。なぜなら、より低い温度で処理する必要があるため、熱損傷と全体的なコストの両方を削減できるからです。低温はんだを使用することで、層間剥離やポップコーニングなどの不具合を最小限に抑えたり、なくしたりすることができます。層間剥離やポップコーニングは、プラスチック部品に拡散した水分が加熱により急速に膨張することで感湿素子（MSD）に発生する不良モードです。これらの低温合金は、温度に敏感な部品、ステップはんだ付けプロセス、またはリワークでの使用にも適しています。
ほとんどのはんだの母材はスズで、232℃で溶ける。合金の溶融温度を下げるために、多くの合金元素が使用される。Ga、In、Bi、Cdは、はんだ合金の溶融温度を下げるのに効果的です。しかし、Cdは毒性があるため、あまり考慮されない。ガリウムを含む合金は、一般的に室温かそれより少し高い温度で液体となるため、実用的ではない。このため、ビスマスとインジウムが低温用錫系はんだ合金の合金候補となる。インジウムとビスマスは、どちらもユニークな物理的特性を備えている。
BiSnAg合金の溶融温度は、標準的な錫鉛はんだ（Sn63/Pb37またはSn63共晶 - 183oC）よりも低いですが、多くの場合、完成品の動作温度に耐えるのに十分な温度です。さらに、その機械的特性はSn63に似ていますが、このはんだ合金は鉛を含んでいません。この合金は137～139℃で共晶に近い状態になります。液相線より20～40℃高い温度でのリフローが一般的に推奨されているため、BiSnAg合金のリフロー処理温度は最高でも約180℃で済みます。Sn63アセンブリでは一般的に205～215℃（鉛フリーBGAをリフローする場合は225～230℃）、鉛フリーアセンブリでは240～245℃のプロセス温度が一般的です。
Work performed by HP on shear strength, creep resistance, fatigue resistance, and other mechanical testing shows BiSnAg to have properties approaching or surpassing Sn63 under most conditions, including reasonable strength up to 90°C.
ビスマス含有合金には、いくつかの懸念がある。主な懸念事項の1つは、ビスマスがかなり脆い 傾向があること、もう1つは、鉛が存在する用途に使 用された場合、96℃で低融点共晶を形成する可能性が あることである。低融点共晶の形成は、業界が鉛フリーの分野に移行した当初は大きな懸念事項でした。ほとんどのアセンブリは部分的にしか鉛フリーでなく、鉛の混入は現実的な懸念事項でした。移行が進むにつれて、このような状況はあまり問題にならなくなり、現在ではBi含有材料がより現実的な選択肢となっている。
Most of the focus here has been on the BiSnAg composition because, early on, HP observed that small additions of Ag (or Au) increased the thermal fatigue life of the BiSn eutectic alloy. At -25° to75°C (BiSnAg), all assemblies survived 7,000 thermal cycles, and actually outperformed Sn63. BiSnAg thermal fatigue is comparable or superior to Sn63 (even in the range of 0-100°C and in the absence of Pb contamination). It was suggested by HP that Ag may decrease the grain size and stabilize the microstructure; a finer microstructure is typically ideal for better mechanical properties.
次の投稿では、SMTプロセスでBiSnAg合金を使用する際に考慮すべき要約情報を紹介します。
