Sn-3.5Ag-Bi 솔더의 크리프 특성

Creep Properties of Sn-3.5Ag-xBi Solders

Bi(0, 2.5, 4.8, 7.5, 10 wt%)가 첨가된 Sn-3.5Ag-xBi 합금을 주조 및 압연을 거쳐 준비하였다. 그 후, dog-bone형상의 시편의 안정한 미세 조직을 위해 열처리를 거친 후, 일정하중에 크리프 실험을 수행하였다. 2.5% Bi 첨가 합금의 경우, 크리프 저항성이 가장 우수하였으며, Bi가 더 첨가됨에 따라 크리프 저항성은 감소하였다. 합금의 응력 지수는 전형전인 전위 크리프에 의한 4를 나타내었으며, 10% Bi 시편의 경우, 입계 미끄러짐에 의한 2를 나타내었다. 0% Bi 합금의 경우, 연성 파괴 양상을 보인 반면, Bi 첨가 합금의 경우, 약간의 단면적 감소를 보이는 취성 파괴 양상을 보여주었다. 파단 시편의 미세 조직 관찰 결과, 응력축에 수직한 방향으로 기공이 관찰되었으며, 상당량의 입계 미끄러짐이 관찰되었다.

Sn-3.5Ag-xBi alloys with five different levels of Bi (0, 2.5, 4.8, 7.5, 10 wt%) were prepared for evaluating creep properties. Cast alloys were roiled and heat treated to provide stable microstructures during the subsequent creep tests, which were conducted under constant load using dog-bone specimens. For the Bi containing alloys, creep strength showed the maximum around 2.5 wt%Bi and tended to decrease with increasing Bi content. The stress exponent of the alloy was around 4, suggesting typical dislocation creep, but the exponent was 2 for the 10 wt% Bi alloy, suggesting creep assisted by grain boundary Sliding. For the Bi containing alloys, the brittle fracture mode appeared showing small amount of reduction of area, while the ductile fracture mode was true for the Bi free alloy. Microstructural examination of ruptured specimens showed cavitations on grain boundaries normal to the load axis, and a significant of grain boundary sliding for the Bi containing alloys.