如果您最近還沒有聽過含 Bi（鉍）焊料合金，那麼在不久的將來，這種情況可能會改變。低熔點含鉍焊料因其較低的熔化溫度-58Bi/42Sn在138°C共晶，57Bi/42Sn/1Ag熔化溫度為137-139°C（兩者皆為無鉛替代品），目前使用量越來越多，也越來越受歡迎。
低溫焊料比熔融溫度較高的合金更具優勢，因為較低的溫度加工需求可降低熱損傷和整體成本。使用低溫焊料可減少或消除分層或 「爆殼 」等缺陷。在濕氣敏感性元件 (MSD) 中，當擴散到塑膠元件中的濕氣在加熱時迅速膨脹時，就會出現分層或爆裂的失效模式。這些較低溫度的合金也適用於溫度敏感性元件、步進焊接製程或返修。
大多數焊料的基本金屬是錫，其熔點為232oC。一些合金元素被用來降低合金的熔化溫度。Ga、In、Bi 和 Cd 能有效降低焊料合金的熔化溫度。然而，Cd 因其毒性而不常被考慮。含鎵的合金不實用，因為它們通常在室溫或稍高於室溫時呈液態。因此，鉍和铟可作為低溫錫基焊料合金的候選合金。铟和铋都具有独特的物理特性。
BiSnAg 合金的熔化溫度比標準的錫鉛焊料 (Sn63/Pb37 或 Sn63eutectic -183oC) 低，但在許多情況下卻足以承受成品的操作溫度。此外，其機械特性與 Sn63 相似，但此焊料合金不含鉛。這種合金在 137-139°C 時接近共晶。由於回流溫度通常建議高於液相溫度 20-40oC，因此 BiSnAg 合金仍只需要約 180°C 的最高回流處理溫度。Sn63 組裝通常需要 205-215°C (如果回流無 Pb BGA，則需要更高 - 225-230°C)，而無 Pb 組裝的加工溫度通常為 240-245°C。
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.
含鉍合金確實存在一些問題。其中一個主要的顧慮是，鉍(Bi)會變得相當脆，其次，如果用於含鉛的應用中，會在 96°C 時形成低熔共晶。低熔共晶的形成是業界首次過渡到無鉛領域時的主要顧慮；大多數的組裝只有部分無鉛，鉛污染是一個真正的顧慮。隨著過渡的進展，這種情況已不再是問題；如今，含雙鉛材料是更可行的選擇。
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.
在下一篇文章中，我將分享一些在 SMT 製程中使用 BiSnAg 合金時需要考慮的摘要資訊
