Sn-Cu的共晶成分为Sn0.7Cu,共晶温度高达227 ℃。由于Cu和Sn合金是以两种金属间化合物Cu6Sn5(η)和Cu3Sn(ε)的形态分散在Sn中。 Cu6Sn5为良性合金层,呈球状结晶,强度高,是焊点电接触性能和强度的根本;而Cu3Sn是劣性合金层,它位于铜层与Cu6Sn5之间,呈骨针状结晶,脆性,直接影响到焊点的电接触和强度性能,并会造成不润湿现象。
目前对此合金系的改性主要表现在添量的Ni、Ag、Bi等,用于增加焊料的流动性及其机械性能。此款焊料的优点是价格便宜,且可以抑制焊料工作时对PCB焊盘Cu层的浸析。
Sn-Bi-Ag合金的共晶成分为Sn58Bi0.3Ag。Hiroshi Ohtani等研究发现:其熔点接近Sn-Bi合金,当Bi含量接近50%时,其固液相区温度间隔小于10 ℃;当Ag的含量大于2%时,生成金属间化合物Ag3Sn。 Sebo等对Sn100-x Bi10Agx (x=3%-10%)焊料进行了研究,发现Cu3Sn层仅存在于Cu基界面处,Cu6Sn5存在于基质界面及焊料内部,Ag仅仅存在于Ag3Sn中。 Ag含量的改变不会显著改变其接头的微观结构,但Ag3Sn的尺寸会随Ag的增加而长大;Cu3Sn层的厚度会随Ag的增加而减小。由于Ag为贵金属,会添量的Cu来代替Ag。