專利名稱：用于焊接的合金和焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊劑合金及具有改進的環(huán)境安全性的電子或電器裝置的焊接接合。
背景技術(shù)：
鉛錫(Pb-Sn)焊劑合金目前已大量用于各種類型的電子和電器裝置的焊接，因為它們具有低的熔點和即使在氧化氣氛如空氣中仍然良好的潤濕性。然而，由于鉛的毒性，人們對使用鉛和含鉛合金的設施和操作提出了法規(guī)限制，從而使得鉛中毒的發(fā)生減至最小。
人們近來對環(huán)境破壞擔憂的日益增加對使用含鉛焊劑合金的各種工業(yè)裝置如電子和電器裝置的處置提出了疑問。
電子和電器裝置一般通過如同工業(yè)和非工業(yè)廢物情況那樣進行回收來處置。然而，如包括含鉛焊劑合金的大量電子或電器裝置持續(xù)在不經(jīng)預處理的條件下進行回收，由鉛的洗脫所造成的對環(huán)境和生物的有害影響引起了人們的關(guān)切。
在不久的將來，可能強制在處置之前從使用過的包括大量含鉛合金的電子和電器裝置中收集鉛。
但目前在技術(shù)上還不可能從使用過的電子和電器裝置中有效地除去鉛。鉛的收集還可能引起產(chǎn)品成本的增加。
因而，對開發(fā)不含鉛的無鉛焊劑合金有著強烈的需求。
作為無鉛焊劑合金，已實際使用了錫基合金，其中含有組合的添加劑如Zn，Ag，Bi和Cu，但只限于特殊的應用中。這是因為所述合金不具有良好的焊接性能，即，一般用途的通用鉛錫焊劑合金的必備性能，如低熔點、良好的潤濕性、能夠進行軟熔處理、不與基層材料反應而可能形成脆性化合物層或脆化層。
目前錫鋅合金是最適用的無鉛焊劑合金。錫鋅合金的熔點近于200℃，人們期待以之來提供通用錫鉛合金的的替代物。
但鋅易于氧化，并且焊劑潤濕性差，還必需使用氮氣或其它非氧化性氣氛以保證良好的焊接性。
為提供具有改進的潤濕性的的錫鋅焊劑合金，人們提出添加銅或鎵，但這不能提供對潤濕性所需的改進。另外，銅的添加導致在焊劑合金中快速形成銅鋅金屬間化合物，破壞了焊劑合金的性能。
而且，鋅的活性如此之高，使得當在銅基材料上進行焊接時，盡管少量的熱量輸入也會易于形成厚層的銅鋅金屬間化合物，降低了連接強度。在這種情況下，推斷基層材料/焊劑界面的結(jié)構(gòu)為Cu基層/β’-CuZn層/γ-Cu5Zn8層/焊劑層。銅鋅金屬間化合物在界面上與焊劑具有很弱的接合強度，這使得易于發(fā)生片狀脫落。如銅基材料鍍覆有Ni/Au，Pd或Pd/Au鍍層時，這是不可避免的。
因而，從電子裝置的可靠性角度考慮，錫鋅焊劑合金還沒有實際投入使用。
發(fā)明的公開內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種無鉛焊劑合金和使用該焊劑合金的焊接接合，其中所述焊劑合金沒有有害的環(huán)境影響，但具有與通用鉛錫焊劑合金相當?shù)暮附有阅堋?br> 為達到本發(fā)明的目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種焊劑合金，其由如下組分組成Zn3.0-14.0wt％，Al0.0020-0.0080wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
按照本發(fā)明的第一方面，還提供了電子或電器裝置的焊接接合，所述接合由焊劑合金組成Zn3.0-14.0wt％，Al0.0020-0.0080wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種焊劑合金，所述焊劑合金由如下成分組成Zn3.0-14.0wt％，Bi3.0-6.0wt％，Al0.0020-0.0100wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
按照所述第二方面，還提供了電子或電器裝置的焊接接合，所述接合由焊劑合金組成Zn3.0-14.0wt％，Bi3.0-6.0wt％，Al0.0020-0.0100wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
組分元素的含量由于如下原因而受到限制。
Zn3-14wt％(第1和第2方面)鋅為提供低熔點和改進潤濕性的焊劑合金的必要組分。所述鋅含量為3-14wt％穩(wěn)定地保證了良好的潤濕性。無論鋅含量低于3wt％或高于14wt％均使?jié)櫇裥允艿狡茐摹?br> Al0.0020-0.0080wt％(第1方面，無Bi)Al0.0020-0.0100wt％(第2方面，含Bi)鋁抑制了錫鋅合金的氧化從而保證了良好的潤濕性。如前所述，鋅易于氧化而在焊劑表面形成氧化層，所述氧化層介于焊劑層和基層材料之間，阻斷了基層材料被焊劑的潤濕。為保證對氧化作用的抑制效果，鋁的含量必須為0.0020wt％或更多。但實驗表明，過量的鋁會使得形成厚氧化膜，其破壞了潤濕性。因而，鋁含量對第一方面的合金必須不超過0.0080wt％，對第二方面的合金必須不超過0.0100wt％。
Bi3.0-6.0wt％(第2方面)鉍進一步降低了焊劑合金的熔點并改進其潤濕性。為保證這一效果，鉍含量必須為3.0wt％或更多。然而，過量的鉍會使得鉍合金具有過高的硬度而產(chǎn)生脆性，從而不能獲得可靠的焊接接合。因而，鉍含量必須不超過6.0wt％。
焊劑合金、特別是用于焊接電子或電器裝置的的焊劑合金必須具有如下性能。
1)可在盡可能接近常規(guī)錫鉛低共熔焊劑合金的低溫下進行焊接。具體來說，焊接溫度不應遠高于200℃，優(yōu)選不高于220℃。
2)保證與基層材料具有良好的潤濕性。
3)不形成焊劑合金與基層材料反應所生成的脆性金屬間化合物及脆性層。
4)合金元素不形成使得出現(xiàn)不良潤濕、孔隙、未焊滿(bridge)或其它缺陷的氧化物。
5)可呈適用于在大規(guī)模生產(chǎn)線焊接中操作和供料的形態(tài)來提供所述的焊劑合金，例如呈焊膏形態(tài)、和用于BGA的焊球形態(tài)等。
本發(fā)明提供了一種Zn-Al-Sn焊劑合金和Zn-Bi-Al-Sn焊劑合金，其不僅具有改進的環(huán)境安全性而且還滿足了上述的性能要求。
實施本發(fā)明的最佳方式通過熔化來制備表1和2中所列出的具有不同化學組成的焊劑合金，并通過如下方法來測量熔點(液化溫度)、潤濕時間和連接強度。
測量熔點使用DSC熔點測量方法(差示掃描量熱法)確定液化溫度來表示熔點。
測量潤濕時間通過如下新月形液面法使用RHESCA Meniscus Tester(SolderChecker Model SAT-5000)確定潤濕時間來表示潤濕性。測試氣氛是空氣。為研究氣氛中的氧濃度的影響，分別具有與試樣No.44和60相同化學組成的試樣No.45和61在含2000ppm氧的氮氣氛中進行測試。
新月形液面測試用鹽酸水溶液(約1.2mol/升)對銅板(5mm×40mm×0.1mm厚)進行清洗，涂覆RMA型助熔劑(Tamura Kaken ULF-500VS)，并以20mm/秒的浸沒速度浸于保持在240、250和260℃下的焊劑合金熔體中，直到達到5mm的浸沒深度，期間測量潤濕時間。測量時間多達8秒。所述新月形液面測試產(chǎn)生了如

圖1所示的表，從中可確定潤濕時間、潤濕力、剝離力(peelback force)和其它參數(shù)。從這些參數(shù)中選擇潤濕時間作為合金組合物的一項最敏感參數(shù)來評價潤濕性。
測量接合強度使用搭接連接強度測試儀來確定連接強度。如表2中所示，將一對L形銅板試件焊接接合并通過Instron Tensile Tester在1mm/分鐘的拉伸速率下進行測試。
評價測量數(shù)據(jù)<評價熔點和潤濕性>(1)Zn-Al-Sn合金(本發(fā)明第1方面)(1-1)鋅含量的影響圖3和4分別圖示了表1的試樣1至12(1.0-20.0wt％Zn-0.0060wt％Al-Sn)的鋅含量與熔點(液化溫度)之間的關(guān)系和鋅含量與潤濕時間之間的關(guān)系。0.0060wt％的鋁含量位于本發(fā)明的特定范圍內(nèi)。
具有位于特定范圍內(nèi)的上述鋁含量和位于特定范圍內(nèi)的鋅含量(3.0-14.0wt％)的試樣3至11具有低熔點，并穩(wěn)定地表現(xiàn)出良好的潤濕性(短的潤濕時間圖4)。相反，即使在上述的位于特定范圍內(nèi)的鋁含量下，具有所述特定范圍的鋅含量的試樣1和2及具有多于特定范圍的鋅含量的試樣12仍表現(xiàn)出不良的潤濕性(長的潤濕時間)。(1-2)鋁含量的影響圖5、6和7圖示了表1的試樣13至17(4.0wt％Zn-0.0006-0.0206wt％Al-Sn)、試樣18至29(8.0wt％Zn-0.0006-0.7912wt％Al-Sn)、和試樣30至34(10.0wt％Zn-0.0006-0.0206wt％Al-Sn)的鋁含量與潤濕時間之間的關(guān)系。4.0wt％，8.0wt％和10.0wt％的鋅含量均位于本發(fā)明的特定范圍內(nèi)。
具有位于本發(fā)明第一方面特定范圍內(nèi)的上述鋅含量和位于特定范圍內(nèi)的鋁含量的試樣15、20至23和32穩(wěn)定地表現(xiàn)出良好的潤濕性(短的潤濕時間)。相反，即使在上述位于特定范圍內(nèi)的鋅含量下，具有小于特定范圍鋁含量的試樣14、18至19和30至31以及試樣16至17、24至29和33至34仍表現(xiàn)出不良的潤濕性(長的潤濕時間)。(2)Zn-Bi-Al-Sn合金(第2方面)(2-1)鋅含量的影響圖8圖示了表2的試樣46至50(1.0-20.0wt％Zn-3.0wt％Bi-0.0060wt％Al-Sn)的鋅含量與熔點之間的關(guān)系。3.0wt％的鉍含量和0.0060wt％的鋁含量位于對應的特定范圍內(nèi)。
具有位于對應特定范圍內(nèi)的上述鉍和鋁含量和位于特定范圍內(nèi)的鋅含量的試樣具有低的熔點。
(2-2)鉍含量的影響圖9和10分別圖示了表2的試樣51至56(8.0wt％Zn-0-10.0wt％Bi-0.0060wt％Al-Sn)的鉍含量與熔點之間的關(guān)系和鉍含量與潤濕時間之間的關(guān)系。8.0wt％的Zn含量和0.0060wt％的Al含量位于特定的范圍內(nèi)。
具有分別位于上述特定范圍內(nèi)的鋅和鋁含量和位于特定范圍內(nèi)的鉍含量(3.0-6.0wt％)的試樣53至54具有低的熔點(圖9)并穩(wěn)定地表現(xiàn)出良好的潤濕性(短的潤濕時間圖10)。相反，即使在分別位于上述特定范圍內(nèi)的鋅和鋁含量下，具有小于特定范圍鉍含量的試樣52表現(xiàn)出不良的潤濕性(長的潤濕時間)。具有多于特定范圍上限6.0wt％的鉍含量的試樣55至56具有低的熔點并表現(xiàn)出良好的潤濕性，但焊接接合具有對實際使用來說過高的硬度。
(2-3)鋁含量的影響圖11圖示了表2的試樣35至45(8.0wt％Zn-3.0wt％Bi-0-0.6500wt％Al-Sn)的鋁含量與潤濕時間之間的關(guān)系。所述8.0wt％的Zn含量和3.0wt％的Bi含量位于特定范圍內(nèi)。
具有分別位于上述特定范圍內(nèi)的鋅和鉍含量和位于特定范圍內(nèi)的鋁含量(0.0020-0.0100wt％)的試樣38至40穩(wěn)定地表現(xiàn)出良好的潤濕性(短的潤濕時間)。相反，即使在位于上述特定范圍內(nèi)的鋅和鉍含量下，具有小于特定范圍鋁含量的試樣35至37和具有多于特定范圍的鋁含量的試樣41至42表現(xiàn)出不良的潤濕性(長的潤濕時間)。具有更高鋁含量的試樣43至44表現(xiàn)出改進的潤濕性(進一步減少潤濕時間)，但在焊劑粉末(粉末顆粒尺寸為φ20至45μm)的生產(chǎn)過程中會引起鋁的表面分離，在實際上是不可接受的。
表2的試樣57至65是對比試樣，其中試樣57是通用的鉛錫低共熔焊劑合金。其它試樣是錫基無鉛焊劑合金試樣58為Ag-Cu-Sn，試樣59為Zn-Sn，試樣60和61為Zn-Bi-Sn，試樣62和63為Zn-Bi-Cu-Sn，試樣64為Zn-Bi-Ge-Sn，試樣65為Zn-Bi-Ge-Sn。
對比試樣59、60、和62至65具有不良的潤濕性，對比試樣58具有良好的潤濕性但具有高達為221.1℃的熔點，這在實際上不是可接受的。具有與試樣60相同合金組成的的試樣61在含有2000ppm氧的氮氣氛中進行測試，只在非氧化氣氛下表現(xiàn)出良好的潤濕性，因而在實際中是不可接受的。在鋅含量為8.0wt％和鉍含量為3.0wt％的試樣44和45中可見相同結(jié)果，該兩者的含量均位于對應的特定范圍內(nèi)，且鋁含量高于所述的特定范圍(0-0.6500wt％)。
<評價連接強度>
圖12圖示了試樣8(8.0wt％Zn-0.0060wt％Al-Sn)、試樣39(8.0wt％Zn-3.0wt％Bi-0.0060wt％Al-Sn)、和試樣40(8.0wt％Zn-3.0wt％Bi-0.0100wt％Al-Sn)與通用鉛錫低共熔焊劑合金(試樣57)和在特定范圍以外的無鉛焊劑合金(試樣35、42、44和59)相對比的接合強度。如從圖12中所見，按照本發(fā)明的焊劑合金具有與通用鉛錫低共熔焊劑合金相當?shù)慕雍蠌姸取?br> 表1 Zn-Al-Sn焊劑合金的性能

注1帶小數(shù)的數(shù)字表示潤濕時間(秒)，分數(shù)數(shù)字如“4/4”，其分母表明測量次數(shù)，其分子表示成功測量的次數(shù)。符號“X”是指“不可測量”。
注2潤濕測試在空氣中進行。
注3潤濕測試條件對應材料(基層材料)未處理的銅。
浸沒體積5×40×0.1mm。
測試儀RHESCA Meniscus Tester(Solder Checker ModelSAT-5000)試驗助焊劑RMA型助焊劑，Tamura Kamura Kaken ULF-500VS
表2 Zn-Bi-Al-Sn焊劑合金的性能

注1帶小數(shù)的數(shù)字表示潤濕時間(秒)，分數(shù)數(shù)字如“4/4”，其分母表明測量次數(shù)，其分子表示成功測量的次數(shù)。符號“X”是指“不可測量”。
注2潤濕測試在空氣中進行，例外的是試樣45和61在含2000ppm氧的氮氣氣氛中進行。
注3潤濕測試條件對應材料(基體材料)未處理的銅。
浸沒體積5×40×0.1mm。
測試儀RHESCA Meniscus Tester(Solder Checker ModelSAT-5000)
試驗助焊劑RMA型助焊劑，Tamura Kamura Kaken ULF-500VS<焊劑粉末的性能和鋁的影響>
針對鋁對焊劑粉末的性能的影響進行實驗研究，所述粉末是工業(yè)焊接應用中的通用類型的錫鋅焊劑合金。
鋁的氧化抑制作用焊劑的氧化使焊劑的潤濕性受到破壞。在錫鋅基焊劑中，鋅對氧化很敏感從而形成厚、松散的鋅氧化膜，引起潤濕性的破壞。
通過添加鋁使錫鋅基焊劑的潤濕性得到顯著的改進，由于在與環(huán)境空氣接觸的焊劑表面上鋁比鋅優(yōu)先氧化。這是由于鋁原子比鋅原子更易于釋放出電子而表現(xiàn)出與氧的更高的反應活性，如從下表中所列出的公知數(shù)據(jù)中可見。
表鋅和鋁的電子釋放能力

鋁氧化膜具有很高的密度，一旦形成，就防止了氧的進一步侵入，從而保持薄的鋁氧化膜并同時防止的鋅的氧化。
在錫鋅基焊劑表面上鋁氧化膜的形成明顯受到在焊劑表面區(qū)域中鋁分離的影響。本發(fā)明人研究了作為焊劑膏的主要組分可用于工業(yè)應用中的焊劑粉末顆粒中鋁的表面分離。
圖13圖示了從Sn-6.7wt％Zn-0.0024wt％Al合金的焊劑粉末顆粒(40μm直徑)表面沿深度方向上元素的濃度分布。焊劑粉末的制備和元素濃度分布的測量按照下述進行。
焊劑粉末的制備通過在300℃下熔融并在非氧化氣氛220℃下保持，來制備一種熔體，所述熔體具有基于熔化產(chǎn)生對應于目標合金組成的混合物組成，隨后進行離心噴霧來生產(chǎn)粉末。
然后將所述粉末分級以提供直徑尺寸為38至45μm的顆粒。圖13圖示了具有40μm直徑的粉末顆粒的結(jié)果。
進行ICP分析來確定上述的粉末合金組成。
元素濃度測量分布使用下述Auger分析儀和測量條件，進行Auger分析來確定從顆粒表面沿深度方向上錫、鋅、鋁和氧的濃度分布。
Auger分析儀JEOL Ltd.，Micro-Auger Electro Spectroscope JAMP-7800F測量條件加速電壓10kV輻射電流3nA測量間隔300nm×5次掃描刻蝕速率30nm/分鐘(基于SiO2)如從圖13中可見，鋁從表面區(qū)域內(nèi)的高濃度至從顆粒表面起數(shù)nm深度產(chǎn)生分離。所觀察到的氧(O)是由于在焊劑粉末制備過程中發(fā)生的不可避免的氧化所致，在表面區(qū)域中也發(fā)生分離，與分離的鋁結(jié)合在一起提示在顆粒表面上形成的鋁氧化物膜(file)的厚度為數(shù)nm。
因而，提供了一種添加了鋁的錫鋅基合金，其在表面區(qū)域含有分離為高濃度的鋁從而防止鋅被氧化，并因而保證了良好的潤濕性。如上所述，鋁氧化膜是很密實的，其有效地防止了水的侵入，在高濕度環(huán)境中在高溫下提供了具有改進的耐蝕性的焊接連接。
焊球的形成和鋁含量如上所述，鋁的存在通過其形成鋁氧化膜而使得其對錫鋅基合金的潤濕性的改進很有效。
然而，過量的鋁使所提供的焊接接合具有不希望的焊球，即在焊接操作過程中仍未熔化的焊劑粉末顆粒，造成不良接合。
為防止在焊接接合中形成焊球，按照本發(fā)明的第一和第二方面，鋁含量必須不超過無鉍焊劑合金的0.0080wt％，必須不超過含鉍焊劑合金的0.0100wt％。
圖14(1)至14(4)簡要圖示了在焊接接合中焊球的發(fā)生率，其中用焊劑R將鉛Q焊接到基體P上。
圖14(1)所示為通過焊劑粉末顆粒的完全熔化形成的焊接接合R，其是當焊劑粉末的鋁含量在本發(fā)明的范圍內(nèi)時達到的。
圖14(2)至14(4)所示為當鋁含量超過本發(fā)明的范圍的上限時形成的焊接接合R(2)鋁含量略過量，使得在焊接接合R的表面上分布有少量的焊球B(3)進一步增加鋁含量使得出現(xiàn)的焊球B完全覆蓋了焊接接合R的表面和(4)鋁含量極過量，使得焊劑粉末顆粒一點都沒有熔化，且焊接接合R僅由組合的焊球B即未熔化的焊劑粉末顆粒組成。需指出的是，為清楚起見，以放大的尺寸來圖示了所述的焊球B。
圖15(1)至15(2)是表明焊接接合外部形態(tài)的照片，所述焊接接合是通過分別使用Sn-7.0wt％Zn-0.04wt％Al和Sn-7.0wt％Zn-3.0wt％Bi-0.04wt％Al焊劑合金形成的。在這兩種情況下，鋁含量超過了本發(fā)明的上限，即對無鉍組合物的0.0080wt％，或?qū)G組合物的0.0100wt％，大量的焊球完全覆蓋了焊接接合的表面。對應的焊球具有與在焊劑膏中混合的焊劑粉末顆粒相同的尺寸，這被認為是對應的焊劑粉末顆粒仍未熔化。
表3和4表明了對分別按照本發(fā)明的第一和第二方面的無鉍和含鉍焊劑合金，通過焊接具有不同鋁含量的焊劑粉末形成的焊接接合中焊球的發(fā)生率，列出了焊球數(shù)量、焊球的發(fā)生率和焊接接合的質(zhì)量。
圖16和17圖示了分別基于表3和4中數(shù)據(jù)的鋁含量與焊球的發(fā)生率之間的關(guān)系。
表3 Sn-Zn-Al在焊接接合中形成的焊球

(#)1焊接條件氣氛氮氣(氧濃度小于500ppm)溫度215℃焊劑粉末顆粒尺寸Φ38-45μm助焊劑膏(Paste flux)Nihon Genma SZ255-GK膏組成焊劑粉末88wt％+助焊劑膏12wt％用于焊劑膏的印刷板金屬網(wǎng)(厚度150μm)焊接物體將以下的導線Q焊接到基材P上P耐熱預涂助焊劑的銅板(110×110×1.6mm)QQPF部件的銅導線(預鍍5μm厚的Sn-10Pb)(#)2“數(shù)量”在3.33mm2面積中觀察的焊球的數(shù)量(*不可測，**未熔化)(#)3“發(fā)生率”球數(shù)/mm2(*不可測，**未熔化)(#)4“接合質(zhì)量”
良好“0”，發(fā)生率小于25球/mm2差“X”，發(fā)生率大于25球/mm2表4 Sn-Zn-Bi-Al在焊接接合中形成的焊球

(#)1焊接條件氣氛氮氣(氧濃度小于500ppm)溫度215℃焊劑粉末顆粒尺寸Φ38-45μm助焊劑膏(Paste flux)Nihon Genma SZ255-GK膏組成焊劑粉末88wt％+助焊劑膏12wt％用于焊劑膏的印刷板金屬網(wǎng)(厚度150μm)焊接物體將以下的導線Q焊接到基材P上P耐熱預涂助焊劑的銅板(110×110×1.6mm)QQPF部件的銅導線(預鍍5μm厚的Sn-10Pb)(#)2“數(shù)量”在3.33mm2面積中觀察的焊球的數(shù)量(*不可測，**未熔化)(#)3“發(fā)生率”球數(shù)/mm2(*不可測，**未熔化)(#)4“接合質(zhì)量”良好“0”，發(fā)生率小于25球/mm2差“X”，發(fā)生率大于25球/mm2這些數(shù)據(jù)清楚地表明，當鋁含量超過了本發(fā)明的上限時焊劑的發(fā)生率急劇增加。
因而，為保證在焊接接合中基本上防止焊球的形成，按照本發(fā)明的第一和第二方面，鋁含量對于無鉍焊劑合金必須不超過0.0080wt％，對于含鉍焊劑合金必須不超過的0.0100wt％。
本發(fā)明人相信，過量的鋁的存在引起焊球的發(fā)生率急劇增加是基于如下的原因。
鋁氧化物，Al2O3，具有2015℃的高的熔點，在約200℃的焊接溫度下不熔。
當鋁含量在本發(fā)明的范圍內(nèi)時，特別是不超過所指明的上限，在焊劑粉末顆粒表面上形成的鋁氧化物膜構(gòu)成了很薄且弱的殼，使得它不能支持其自身，而是當在焊接過程中包封在所述殼中的焊劑顆粒熔化時發(fā)生破裂，盡管所述殼自身沒有熔化，但使得熔化的焊劑粉末顆?；ハ嘟Y(jié)合形成牢固的連接。破裂的鋁氧化物膜作為微量的雜質(zhì)含于所述焊接接合中，對接合的質(zhì)量沒有顯著的影響。
相反，當鋁含量超過了所指明的上限時，在焊劑顆粒表面上的鋁氧化物膜形成厚且堅固的殼，在焊接過程中其不破裂而是仍保持為自支持的結(jié)構(gòu)，防止了在焊接過程中熔化的焊劑粉末顆粒的聚結(jié)，使得對應的焊劑粉末顆粒在完成焊接后仍為焊球。
因而很重要的是，本發(fā)明的焊劑合金具有指明上限的鋁含量，不僅提供了具有良好潤濕性的焊劑合金，而且防止了當所述焊劑合金呈粉末形態(tài)使用時形成焊球。
如上所述，具有指明范圍的化學組成的焊劑合金提供了與通用鉛錫焊劑合金相當?shù)牡偷娜埸c和良好的潤濕性，而沒有使用對環(huán)境有害的鉛。
再有，本發(fā)明的焊劑合金含有廉價的鋅作為主要組分，且其與目前大量在電子和電器裝置中使用的鉛錫焊劑合金同樣價廉。
如按照本發(fā)明的焊劑合金含有微量的氧、氮、氫或其它雜質(zhì)元素時沒有問題發(fā)生。但氧的數(shù)量應盡可能的小，因為氧如大量存在，將使焊劑合金脆化。
工業(yè)實用性概括來說，本發(fā)明提供了一種無鉛的焊劑合金和使用該焊劑合金的焊接接合，其中所述焊劑合金對環(huán)境無害，但具有與通用鉛錫焊劑合金相當?shù)暮附有阅堋?br> 權(quán)利要求
1.一種焊劑合金，由以下組分組成Zn3.0-14.0wt％，Al0.0020-0.0080wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種電子或電器裝置的焊接接合，所述接合由以下組成的焊劑合金組成Zn3.0-14.0wt％，Al0.0020-0.0080wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
3.一種焊劑合金，所述焊劑合金由以下成分組成Zn3.0-14.0wt％，Bi3.0-6.0wt％，Al0.0020-0.0100wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種電子或電器裝置的焊接接合，所述接合由以下組成的焊劑合金組成Zn3.0-14.0wt％，Bi3.0-6.0wt％，Al0.0020-0.0100wt％，和余量為錫和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
一種用于焊接的合金，具有下述化學成分Zn3.0－14.0wt％，Al0.0020－0.0080wt％，和余量錫和不避免的雜質(zhì)；一種用于焊接的合金，具有下述化學組成Zn3.0－14.0wt％，Bi3.0－6.0wt％，Al0.0020－0.0100wt％，和余量錫和不避免的雜質(zhì)，和一種包含該用于焊接的合金的在電子或電氣設備中的焊接。該用于焊接的合金對環(huán)境沒有不利影響，并且與常規(guī)Pb－Sn焊劑相比具有良好的焊接性。
文檔編號B23K35/26GK1394155SQ01803268
公開日2003年1月29日 申請日期2001年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者北嵨雅之, 莊野忠昭, 竹居成和, 野田豐, 本間仁 申請人:富士通株式會社