최근 저는 여러 가지를 연구하고 있는데, 그 중 가장 좋아하는 주제 중 하나가 납땜 합금입니다. 오랫동안 대부분의 솔더(거의 모든 솔더)는 주석-납 공융 합금으로 구성되었습니다. RoHS 및 기타 규정의 변화로 인해 납이 없는 합금이 선호되기 시작하면서 납땜 재료와 공정에 대한 새로운 접근 방식이 요구되기 전까지는 모두가 이 합금을 매우 편안하게 사용했습니다. 그 이후로 업계에서는 다양한 구성의 주석-은-구리(SAC) 합금을 사용하는 경향이 있었지만, 주석-납 땜납이 제공하는 모든 특성을 충족하는 합금은 없었습니다. 실제로 SAC 합금의 가장 파괴적인 특성 중 하나는 리플로우에 필요한 온도가 높아져 부품과 기판의 온도 요구 사항이 높아진다는 점입니다.
향상된 특성을 달성하고 SAC가 만족시키지 못하는 틈새를 메우기 위해 SAC 솔더에 도펀트를 추가하는 연구가 진행되고 있습니다. 바로 이 부분에서 비스무트에 흥미를 느끼기 시작했습니다. 읽을수록 제가 잘 모르는 이 이상한 금속에 대해 더 많이 알게 되는 것 같았습니다(저는 땜납에 대해 잘 모르는 초보자라는 점을 기억하세요). 그래서 간단한 검색을 통해 몇 가지 흥미로운 사실을 알게 되었습니다:
- 비스무트는 깨지기 쉬운 금속으로 표면 산화물로 인해 분홍빛을 띠는 경우가 많습니다.
- 비스무트는 낮은 녹는 온도(271°C)를 가지고 있습니다.
- 비스무트는 물처럼 응고되면 팽창합니다.
- 비스무트는 주기율표에서 가장 무거운 비방사성(아마도 약간 방사능이 있는 것으로 간주되는) 자연 발생 금속입니다.
- 비스무트는 일반적으로 단독으로 채굴되는 것이 아니라 납, 주석, 은 및 기타 금속의 부산물입니다.
- 비스무트는 모든 금속 중에서 가장 자성이 강한 금속입니다.
- 비스무트는 수은을 제외한 모든 금속 중 열전도율이 가장 낮습니다.
- 비스무트 결정은 표면의 산화물 두께가 다양하기 때문에 반사 무지개 색상을 나타냅니다.
- 비스무트 서브살리실레이트의 활성 성분인 펩토 비스몰는 프랑스에서 금지되어 있습니다(뇌병증을 유발한다는 오래된 우려로 인해).
전자 재료 관점에서 비스무트의 가장 흥미로운 특성은 다른 금속과 합금할 때 낮은 용융 온도를 생성한다는 점입니다. 합금. 특히 공융 조성에서 주석과 합금하면 138°C에서 녹아 주석-납 공융과 유사한 특성을 나타냅니다. 비스무트의 취성은 납땜에 사용할 때 주요 우려 사항이지만 다음과 같이 합금에 더 가단성 금속을 추가하면 이 효과를 완화할 수 있습니다. silver. 널리 사용되는 많은 비스무트 함유 합금에는 높은 비율의 비스무트가 포함되어 있지만, 더 낮은 농도로 작업하면 다른 특성을 얻을 수 있습니다. 용융 온도가 크게 낮아지지는 않지만 낮은 농도의 비스무트는 낙하 테스트 및 열 충격에서 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
금속 비용에 대한 우려가 높아지면서 비스무트는 대체 솔더 합금을 찾는 데 있어 더 많은 경쟁자가 될 수 있습니다. 저는 비스무트를 새로운 친구로 생각하게 되었는데, 이는 비스무트가 다른 탐험의 길을 제시하고 저온 합금 개선에 유망하다고 생각하기 때문입니다.
