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歩留まりを高め、より安価なコンポーネントとボードを使用することにより、低温の表面実装プロセスにより製造コストを大幅に削減できます。 低融点はんだ合金(公称組成Sn-41.75Pb-8Bi-0.5Ag)が開発され、表面実装アセンブリ中のピークリフロー温度を大幅に低下させることができます。 このはんだ合金は、標準のPb-Sn表面コーティングと互換性があり、約166〜172°Cの温度範囲で溶融し、良好な機械的特性を備えています。Sn-42Pb-8Biの最適な3成分組成を決定した後、合金の融解特性に対する4成分添加剤の他の有益な効果を調べました。 銀の添加が最も有益です。約0.5%のAg含有量で、熱的および機械的な利点が得られます。 この合金の固相線温度は〜166°C、主液温度は〜172°Cであり、残りの鉛に富む固体のごく少量(約2〜3%)は178°CまでCを完全に溶解しません。 この融解特性は、表面実装アセンブリ中のピークリフロー温度を、銀ドープ合金を使用して10〜15°C下げることが可能であることを示しています。 0.2%未満の銀の組成の変動は、融点を下げるのに効果的ではなく、0.8%を超える銀含有量は、共晶63Sn-37Pbをはるかに超える融点を持つ相を形成し始めます。特定のアプリケーションの最低ピークリフロー温度を決定するために、より高い局所熱質量で完全に充填されたプレートで実験が行われています。 ただし、Sn-41.75Pb-8Bi-0.5Agはんだペーストを使用した表面実装はんだ付けは、現在使用されているよりもはるかに低い温度で実行でき、関連する多くの水分および温度感度を緩和できることが明らかです 歩留まりの問題。 表面実装部品。

ガリンスタンは、液体金属合金の商品名および一般名であり、その組成は、主にガリウム、インジウム、スズで構成される共晶合金のファミリーの一部です。 これらの共晶合金は室温で液体であり、通常+ 11°C(52°F)で融解しますが、市販のガリンスタンは-19°C(-2°F)で融解します。典型的な共晶混合物の例は、68%Ga、22%In、10%Sn(重量)です。ただし、比率はGa 62%〜95%、In 5〜22%、Sn 0〜16%(重量)です )残りの共晶の間で、市販品「ガリンスタン」の正確な組成は明らかにされていない。構成金属の低毒性と低反応性により、Galinsteinは、以前は有毒な液体水銀または活性NaK(ナトリウム-カリウム合金)を使用していた多くのアプリケーションを置き換えることができます。物性・沸点:> 1300°C・融点:−19°C・蒸気圧:

ビスマス、ガリウム、およびインジウムの合金などの液体金属は、低い界面抵抗と高い導電率の両方を提供します。非常に低い融点を持ついくつかのガリウム合金も、潜在的な液体金属界面材料と見なされます。このインターフェースの熱性能は、一般的に使用される多くの接着剤よりも一桁高くなります。熱界面材料として、LMA合金は、その優れた表面濡れ性と高い熱伝導率、低い接触抵抗により、優れた熱伝導率を備えています。再加工性、取り扱いの容易さ、および硬化の欠如は、大容量環境で魅力的です。課題に学際的なアプローチを採用することにより、過去および現在のLMA製品を悩ませていたさまざまな故障メカニズムを軽減できます。液体金属は非常に流動的です。熱界面での使用が提案されている固体構造または相は、使用中にLMAを無傷に保つという基本的な問題を解決します。これらの構造により、熱界面のLMAとの表面接触面積が増加します。固液界面の総エネルギーが、液体と気体の界面およびそれが置換する固体と気体の界面の界面エネルギーよりも小さい限り、LMAは界面内部の表面を濡らして表面エネルギーを最小化します。 LMAがダイの下で使用される濡れ性表面と同じ場合、特に追加の力が加えられた場合、LMAは熱界面に隣接する表面をまだ濡らす可能性があります。 LMAと他のコンポーネント間の衝撃、振動、およびCTEの不一致により、追加の力が発生する可能性があります。 LMAが熱界面の近くであるが熱界面の外側の表面を濡らすと、外力が作用した場合、表面張力のみが表面内を保持することが疑われます。他には、この問題の解決策が提案されており、LMAのガスケットとフィラーまたは非共晶(粘性)成分を使用して、粘度を高めています。 LMAが濡れないように熱界面の周囲の表面を単に修正するだけで、衝撃、振動、および温度サイクル中にLMAを界面に含めるだけで十分であることがわかりました。組み立てプロセス中に過剰なLMAが組み込まれると、衝撃や振動により、過剰なLMAが最終的に空気中に浮遊する可能性が考えられます。したがって、LMA TIMは、短絡や他の金属との有害反応の可能性のない閉じた空洞に配置する必要があります。

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