專利名稱：無(wú)鉛焊料組合物及使用它的印刷電路板與電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)鉛焊料組合物以及使用該無(wú)鉛焊料組合物的印刷電路板(PCB )及電子器件，且更特別地，涉及一種不含對(duì)人體有危害的鉛(Pb)的無(wú)鉛焊料組合物和使用該無(wú)鉛焊料組合物的PCB和電子器件，該焊料組合物包括添加有硅(Si)和鈷(Co)的錫(Sn)、銅(Cu)和銀(Ag)的三元組合物，添加到硅和鈷中的錫、銅、銀和鎳的三級(jí)組合物，添加到硅和鈷中的錫、銅、銀、鎳、鍺(Ge)和磷(P)的六元組合物，或者添加有硅和鈷的錫、銅、磷和鉍(Bi)的四元組合物，以便在其中添加的硅的幫助下，通過(guò)不斷防止氧化來(lái)改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，而保持無(wú)鉛焊料的典型焊接溫度以及典型的潤(rùn)濕性，且防止了硅的過(guò)量添加引起的潤(rùn)濕性劣化，從而防止了可結(jié)合性的劣化、以及防止了氧化、防止了銅的腐蝕，并且在其中添加的少量鈷的幫助下，顯著提高了結(jié)合的斷裂載荷量，幫助負(fù)荷增加關(guān)節(jié)骨折其中，與印刷電路板及電子器件使用無(wú)鉛焊錫成分。本發(fā)明還涉及一種在400°C以上溫度使用的高溫?zé)o鉛焊料組合物以及使用該無(wú)鉛焊料組合物的PCB及電子器件，且特別涉及一種高溫?zé)o鉛焊料的組合物和使用該高溫?zé)o鉛焊料組合物的PCB和電子器件，該組合物包括添加有的硅和鈷的錫、銅二元組合物，添加有硅和鈷的錫、銅、鎳、磷四元組合物，以在其中添加的硅的幫助下，通過(guò)不斷防止氧化來(lái)改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，而保持無(wú)鉛焊料的典型焊接溫度以及典型的潤(rùn)濕性，且防止了硅的過(guò)量添加引起的潤(rùn)濕性劣化，從而防止了可結(jié)合性的劣化、以及防止了氧化、防止了銅的腐蝕，并且在其中添加的極少量鈷的幫助下，顯著提高了結(jié)合的斷裂載荷量。本發(fā)明還涉及一種用于稀釋的無(wú)鉛焊料組合物和使用該無(wú)鉛焊料組合物的PCB與電子器件；且特別涉及一種用于稀釋的無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB與電子器件，該組合物包括添加有娃和鈷的錫、鎳、磷三元組合物，添加有娃和鈷才錫、銀二元組合物或添加有硅和鈷的錫、銀、磷三元組合物，以在其中添加的硅的幫助下，通過(guò)不斷防止氧化來(lái)改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，在其中添加的極少量的鈷的幫助下防止了硅的過(guò)量添加引起的潤(rùn)濕性劣化，從而防止了可結(jié)合性的劣化、通過(guò)將它們用作稀釋劑改善了控制銅含量和焊接性能的性能。
背景技術(shù)：
含鉛合金從很早時(shí)候開(kāi)始就已得到廣泛使用。特別地，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，錫鉛焊料已作為結(jié)合材料用于將部件設(shè)置在印刷電路板(PCB)上。焊接是一種使用焊料結(jié)合物質(zhì)的技術(shù)，且一直用于將小型電子元件如半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體電阻設(shè)置在印刷電路板上。使用這種焊料的結(jié)合技術(shù)被廣泛用于將小型電子元件如半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體電阻設(shè)置在印刷電路板上。最近，隨著電子產(chǎn)品變得更小、重量更輕，并具有更強(qiáng)的功能，需要更密地安裝組件，因而需要更先進(jìn)的使用焊料的結(jié)合技術(shù)。此外，雖然錫和鉛的二元共晶合金通常已被用作用于焊接的材料，但鉛是環(huán)境污染的因素，因此目前正在控制它的使用。這是因?yàn)殂U不僅造成環(huán)境污染，而且對(duì)人體有不良影響。因此，現(xiàn)在，焊料合金中鉛的使用受到管制或限制，因而正在開(kāi)發(fā)各種環(huán)境友好的無(wú)鉛焊料。然而，與含鉛焊料相比，通常的無(wú)鉛焊料組合物具有高的熔點(diǎn)和差的潤(rùn)濕性。此外，通常的無(wú)鉛焊料組合物由于融化焊料的嚴(yán)重氧化而具有差的焊接工作效率。此外，通過(guò)焊接的PCB assey質(zhì)量差、可靠性差。此外，不存在有一種無(wú)鉛焊料，其具有足夠的焊接可結(jié)合性如潤(rùn)濕性，并同時(shí)具有類似于通常焊料(Sn37Pb)的熔化溫度即183°C的熔化溫度。因此，現(xiàn)在無(wú)鉛焊料只在焊接過(guò)程如烤箱更換中改進(jìn)使用。這是因?yàn)橹挥杏邢薜慕饘?，例如銅、銀、鋅、鉍、銦，被用作降低熔化溫度的合金元素。此外，通常的無(wú)鉛焊料既不具有足夠的焊料可結(jié)合性如潤(rùn)濕性和耐蝕性，也不具有通常的含錫焊料(Sn37Pb)熔融溫度(183°C)附近的低熔融溫度。因此，在大多數(shù)無(wú)鉛焊料中，在鉛中添加少量的用于降低熔融溫度的金屬，例如銅、銀、鋅、鉍、銦來(lái)降低無(wú)鉛焊料的熔化溫度。然而，在降低無(wú)鉛焊料的熔化溫度方面沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展。因此，現(xiàn)在主要使用熔融溫度范圍從220°C至230°C的SnAgCu的銀合金和SnCu的非銀合金。如上所述，就熔融溫度而言，焊料開(kāi)發(fā)已窮途末路了，因此，焊料的開(kāi)發(fā)正集中在改善焊料的性能、工作效率、質(zhì)量以及可靠性上。與含鉛焊料相比，無(wú)鉛焊料具有高的熔融溫度，需要昂貴的原材料，并且生成大量的熔渣，增加了生產(chǎn)成本。此外，對(duì)于無(wú)鉛焊料來(lái)說(shuō)，熔融焊料中的氧化物結(jié)合到PCB assey的焊接帶(焊接部分)中，導(dǎo)致焊接裝配質(zhì)量和可靠性變差。為了克服這些問(wèn)題，KR10-0327767、JP3622788和JP 3296289公開(kāi)了一種添加有元素如磷、鎳、鍺、鎵以防止氧化的SnAgCu系焊料合金和SnCu系合金。然而，元素如鍺、鎵、鎳的添加是有限的，因?yàn)樗鼤?huì)提高熔化溫度，并且當(dāng)經(jīng)受熱處理和熱疲勞時(shí)會(huì)由于硬化而引起焊接部分開(kāi)裂，導(dǎo)致可靠性劣化。特別地，大量磷的添加會(huì)由于焊料合金的硬化而增加焊接部分的脆性。磷上升到熔融焊料的表面上方以防止熔融焊料的氧化。然而，在約260°C的焊接溫度下，磷由于其高的揮發(fā)性而對(duì)防止熔渣(氧化物)的形成僅有短暫的影響。特別是，對(duì)于波焊和浸焊來(lái)說(shuō)，在浴槽填充數(shù)百千克焊料之后，通常該過(guò)程持續(xù)數(shù)月，僅添加少量的焊料來(lái)補(bǔ)償消耗的焊料。因此，在這個(gè)過(guò)程中，磷的添加對(duì)防止熔渣的形成僅有短暫的影響，影響不會(huì)持續(xù)很久。高溫?zé)o鉛焊料使用昂貴的錫來(lái)代替鉛作為原料，且與含鉛的焊料相比，在熔化(焊接)期間經(jīng)歷顯著的氧化(熔渣形成)，這會(huì)增加用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，熔融焊料中混合的氧化物可結(jié)合在PCB assey的焊接帶(焊接部分)中，這會(huì)導(dǎo)致焊接組配件的劣化。特別地，高溫焊料的焊接溫度遠(yuǎn)高于用于一般波動(dòng)的焊料的焊接溫度，引起熔渣形成的顯著增加，從而導(dǎo)致工作效率劣化。為了解決此問(wèn)題，JP2004-154864A和JP2004-181458A描述了其中添加有元素如磷、鎳、鍺和鎵的SnCu系焊料合金來(lái)防止氧化。然而，鍺，鎵，鎳是昂貴的材料。此外，當(dāng)添加量超過(guò)某一水平時(shí)，它們會(huì)在經(jīng)受熱過(guò)程的焊接部分中引起裂縫和熱疲勞，降低了可靠性。特別地，當(dāng)磷大量添加時(shí)，由于焊料合金的過(guò)度硬化會(huì)增加焊接部分的脆性。此外，對(duì)于高溫焊料合金來(lái)說(shuō)，磷上升到焊料槽的表面之上，以防止熔融焊料的氧化。然而，考慮到磷的揮發(fā)溫度為380°C，而高溫焊料的通常操作是在大約420°C到大約520°C的焊接溫度內(nèi)進(jìn)行，磷對(duì)防止熔渣(氧化物)的形成有很少的影響。此外，對(duì)于浸焊來(lái)說(shuō)，在浴槽填充焊料后，該過(guò)程通常持續(xù)數(shù)月，僅添加少量的焊料來(lái)補(bǔ)償消耗的焊料。因此，熔渣的形成在起始浴槽的填充中僅能短期地防止，效果不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。此外，如果鎳含量增加到O. 1%以上來(lái)增加溫度時(shí)，焊料合金的過(guò)度硬化會(huì)增加脆性，劣化焊接性能。此外，高溫焊料合金在460°C _540°C溫度內(nèi)使用，而通常的焊料合金在溫度260±10°C下使用。因此，在高溫焊料合金中，產(chǎn)生更多的氧化物，以更高的速率產(chǎn)生，因此比通常的焊料合金中需要更高的抗氧化性能。此外，由于PCB中銅墊料的侵蝕，當(dāng)銅濃度增加到I %以上時(shí)，焊料的熔化溫度迅 速增加，潤(rùn)濕性下降。這會(huì)要求更換整個(gè)鉛浴或會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。此外，當(dāng)只添加硅時(shí)，會(huì)提高對(duì)熔渣和變色的影響。然而，如果硅的含量超過(guò)某一數(shù)量時(shí)，焊料的基本性能即可結(jié)合性會(huì)降低。因此，需要有其他的元素。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及提供一種包含硅和極少量鈷的無(wú)鉛焊料組合物以便在焊接期間防止氧化、保持潤(rùn)濕性、防止變色、改善機(jī)械性能，防止銅墊料的侵蝕并改善焊接的可結(jié)合性，并提供使用該無(wú)鉛焊料組合物的PBC和電子器件。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的印刷電路板(PCB)及電子器件，該組合物包括從O.1wt% _2wt%的銅、從O. 1被％到4. 0wt%的銀、從O. 00Iwt % -O. 05wt% 的硅、從 O. 001wt%-0. OIwt % 的鈷、余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的印刷電路板(PCB)及電子器件，該組合物包括從O.1wt % -2wt%的銅、從O.1wt % -4. Owt %銀、從O. OOlwt% -O. 05wt%娃、從 O. OOlwt% -O. 01wt%鈷、余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從O.1wt % -2wt%的銅、從O.1wt % -4. Owt %的銀、從 O. OOlwt % -O. 5wt % 的鎮(zhèn)、從 O. 001wt%-0.1wt % 的錯(cuò)、從 O. OOlwt % -O. 2wt % 憐、從O. 001wt%-0. 05wt% 的硅、從 O. 00Iwt % -O. OIwt % 的鈷，余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從O.1wt % -2wt%的銅、從O. OOlwt % -1. Owt %的鎳、從O. OOlwt% -O. 2wt% 的憐、從 O. OOlwt% -O. 05wt% 的娃、從 O. OOlwt. % -O. 01wt%鈷，余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從O.1wt % -2wt%的銅、從O.1wt % -17wt %的鉍、從O. OOlwt% -O. 2wt% 的憐、從 O. OOlwt1^至 O. 05% 的娃，從 O. 00Iwt% -O. 01wt% 的鈷，余量為錫。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種高溫?zé)o鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從2wt% _5wt%的銅、從O. 00 Iwt % -O. 05wt% —、從O. 00 Iwt %至O. Olwt%鈷，余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種高溫?zé)o鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從2wt % -5wt %的銅、從O. 001wt%-l. Owt %的鎳、從O. OOlwt% -O. 2wt% 的憐、從O. OOlwt% -O. 05wt% 的娃、從O. OOlwt% -O. Olwt% 的鈷，余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于稀釋劑的無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從O. OOlwt % -O. lwt%的鎳、從O. 001wt%-0. 2wt%的磷、從 O. OOlwt% -O. 05wt% 的硅、從 O. OOlwt% -O. 01wt% 的鈷，余量為錫。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于稀釋劑的無(wú)鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB及電子器件，該組合物包括O.1wt % -4wt%的銀、O. 001wt%-0. 2wt %的磷、O. 00Iwt % -O. 05wt% 的硅、O. 001wt%-0. OIwt % 的鈷，余量為錫。有益效果根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，該無(wú)鉛焊料組合物和使用該無(wú)鉛焊料組合物的電路板及電子器件，同時(shí)包含有硅和鈷，以在焊接期間不斷防止氧化、保持濕潤(rùn)性、防止變色、改善機(jī)械性能、防止銅墊料的侵蝕，并改善焊接的可結(jié)合性。附圖簡(jiǎn)述

圖1例示了通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施方案的無(wú)鉛焊料來(lái)防止氧化物形成的原理。圖2例示了根據(jù)圖1的原理，在熔渣試驗(yàn)的起始狀態(tài)下進(jìn)行元素分析的結(jié)果。圖3例示了根據(jù)圖1的原理，在熔渣試驗(yàn)3小時(shí)候進(jìn)行元素分析的結(jié)果。圖4例示了根據(jù)圖1的原理，在試驗(yàn)后通過(guò)俄歇電子能譜(AES)測(cè)量的硅峰。圖5例示了根據(jù)圖1的原理，在試驗(yàn)后通過(guò)AES測(cè)量的SiO2峰。圖6例示了通過(guò)本發(fā)明的一實(shí)施方案的高溫?zé)o鉛焊料防止氧化物形成的原理。圖7例示了在熔渣試驗(yàn)3小時(shí)候后通過(guò)AES進(jìn)行高溫焊料元素分析的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式圖1例示了通過(guò)本發(fā)明一實(shí)施方案的無(wú)鉛焊料來(lái)防止氧化物形成的原理。圖1說(shuō)明了使用包括添加有少量P和Si來(lái)防止氧化物形成的SnAgCu系合金的焊料合金的波動(dòng)焊接方法。添加的P和Si的一部分消耗在熔融焊料基體合金的脫氧中，另一部分溶解在熔融焊料基體合金中。然而，由于P和Si在熔融錫中的溶解度很小，大部分添加的P和Si因?yàn)楸戎氐牟町惿仙饺廴诤噶匣w合金的表面。然后，形成在表面上的磷氧化物和硅氧化物膜阻隔了空氣中的氧氣與熔融焊料的接觸，防止無(wú)鉛焊料氧化物的形成。如上所述，熔融焊料基體合金表面上的一部分P形成氧化膜。然而，熔融焊料基體合金表面上的大部分P蒸發(fā)到了空氣中，從而逐漸降低了防止氧化物在熔融焊料表面上形成的作用。相反，表面上的Si不蒸發(fā)到空氣中，因而能夠在熔融焊料表面不斷地形成氧化膜，從而防止氧化物在熔融焊料表面上形成的作用能持續(xù)長(zhǎng)的時(shí)間。此外，當(dāng)添加極少量鈷時(shí)，溶解在熔融焊料中的鈷也能防止氧化物的形成。圖2例示了通過(guò)俄歇電子能譜(AES)得到的元素分析結(jié)果。該元素分析的進(jìn)行包括添加O. 5質(zhì)量％的銅、O. 06質(zhì)量％的鎳、O. 005質(zhì)量％的磷、O. 05質(zhì)量％的硅和O. 05質(zhì)
量％的鈷到錫中，熔煉并鑄造該焊料合金成錠，切割鑄錠，拋光鑄錠的切割表面并通過(guò)AES分析拋光的切割面。圖3例示了使用根據(jù)上述參照?qǐng)D2的工藝過(guò)程制造的鑄錠在260°C進(jìn)行熔渣試驗(yàn)(氧化試驗(yàn))3小時(shí)后，通過(guò)AES進(jìn)行元素分析的結(jié)果。如圖2所示，在熔渣試驗(yàn)的起始狀態(tài)，P上升到鑄錠的表面，使得大部分P集中在上部區(qū)域，占總質(zhì)量的1. 86%，硅分布在P的下面。這可以從點(diǎn)1、2和3的組分?jǐn)?shù)據(jù)看出，在圖2中分別用 標(biāo)記加以表示。如圖3中所示，在260°C進(jìn)行熔渣試驗(yàn)3小時(shí)后，在I點(diǎn)處(上部區(qū)域)Si含量(O. 08質(zhì)量％)高于P含量(O. 06質(zhì)量％)，在2點(diǎn)處Si含量(O. 19質(zhì)量％)也高于P含量(O. 13質(zhì)量％)。此外，根據(jù)俄歇電子能譜檢測(cè)到的峰值，硅氧化物(估計(jì)是二氧化硅)在I點(diǎn)處形成。然而，在2和3點(diǎn)處，檢測(cè)到硅的峰值，而不是二氧化硅的峰值，如圖所示4。因此，可以進(jìn)行是如下考慮。在起始狀態(tài)，由于比重的差異，磷、然后是硅上升到熔融焊料中的熔融焊料的表面。此后，熔融焊料表面上的大部分磷短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)，只有少部分磷與空氣中的氧氣接觸形成氧化膜。相反，大部分硅形成硅氧化物膜如SiO2膜，防止了熔融焊料的氧化。圖6例示了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的高溫?zé)o鉛焊料組合物來(lái)防止氧化物形成的原理。如圖6中所示，使用焊料合金在電子元件的鉛表面上進(jìn)行浸焊時(shí)，該焊料通過(guò)在SnCu基體合金中加入磷和硅以防止氧化物形成而制成，少量添加的一部分P和Si消耗在熔融焊料基體合金的脫氧中，然后剩余的P和Si溶解在熔融焊料基體合金中。然而，由于P和Si在熔融錫中的溶解度很小，大部分剩余的磷和硅由于比重的差異向熔融焊料基體合金的表面上升。在表面上形成的磷氧化物和硅氧化物的膜阻隔了空氣中的氧氣與熔融焊料的接觸，防止了無(wú)鉛焊料氧化物的形成。在260°C的通常焊接中，熔融焊料基體合金表面上的一部分部分P形成了氧化膜。然而，熔融焊料基體合金表面上的大部分P蒸發(fā)到空氣中，從而逐漸降低了防止氧化物在熔融焊料表面上形成的作用。相反，表面上的Si并不蒸發(fā)到空氣中，因而能夠不斷地在熔融焊料的表面上形成氧化膜，從而防止氧化物在熔融焊料表面上形成的作用能持續(xù)長(zhǎng)的時(shí)間。圖7例示了在熔渣試驗(yàn)3小時(shí)后通過(guò)AES進(jìn)行高溫焊料元素分析的結(jié)果。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，圖7例示了在420°C熔渣試驗(yàn)3小時(shí)候通過(guò)AES進(jìn)行高溫焊料元素分析的結(jié)果，以證明上述現(xiàn)象。如圖7中所示，在鑄錠表面的上部區(qū)域，根本沒(méi)有檢測(cè)到磷，而檢測(cè)到1. 09wt%的Si。這告訴我們，雖然P的大部分從熔融焊料的表面蒸發(fā)，但硅甚至在高溫仍然存在，在熔融焊料的表面之上形成了硅氧化物膜。熔融焊料表面上的硅氧化物膜阻隔了熔融焊料與空氣中的氧氣接觸以防止氧化。當(dāng)只添加硅時(shí)，變色和熔渣效果得以改善。然而，當(dāng)硅的添加超過(guò)一預(yù)定數(shù)量時(shí)，焊料合金的熔化溫度下降，潤(rùn)濕性降低，從而可結(jié)合性下降，這是焊料的基本特性。因此，通過(guò)添加極少量的鈷，能夠獲得保持潤(rùn)濕性，防止氧化、變色和銅侵蝕的顯著結(jié)果。下文將說(shuō)明根據(jù)實(shí)施方案的無(wú)鉛焊料組合物中組分的性能及用途。錫(Sn)是無(wú)鉛焊料中的主要組分，并用作基體金屬。用于通常波焊的焊料合金中的銅稍微降低了焊料合金的溶化溫度和焊縫的結(jié)合強(qiáng)度。此時(shí)，當(dāng)銅的添加量低于O. lwt%時(shí),效果不足，當(dāng)銅的添加量大于2wt%時(shí),焊料合金的溶解溫度增加。用于普通波焊的焊料合金中銅的添加量?jī)?yōu)選從O. lwt%-2wt%0此外，至少在400°C使用的高溫浸焊用焊料合金中的銅，在添加量小于2wt%時(shí)對(duì)提高焊料合金熔化溫度沒(méi)有影響。當(dāng)添加量大于5被％時(shí)，高溫浸焊用焊料合金中的銅過(guò)度提高了熔化溫度并引起焊料合金的過(guò)度硬化。因此，高溫浸焊用焊料合金中優(yōu)選的銅含量為2wt% -5wt%。銀(Ag)是無(wú)毒的。此外，銀降低了焊料合金的熔化溫度，提高了基體金屬的分散性，并改善了熱疲勞性能。當(dāng)銀的添加量小于O.1wt. %時(shí)，銀的作用是不夠的。當(dāng)銀的添加量大于4被％時(shí)，熔融溫度升高。因此，焊料合金中的優(yōu)選的銀含量O. lwt%-0. 4wt%。磷(P)防止了在焊接過(guò)程中氧化物的形成，改善了運(yùn)行。當(dāng)磷的添加量小于0.001被％時(shí)，沒(méi)有任何效果。當(dāng)磷的添加量大于O. 2wt%，熔融溫度升高。因此，焊料合金中優(yōu)選的銀含量為O. OOlwt% -O. 2wt%。鍺(Ge)改善了潤(rùn)濕性并防止了氧化。當(dāng)鍺添加量小于O. OOlwt^時(shí)，沒(méi)有任何效果。當(dāng)鍺的添加量大于O. lwt%時(shí)，原材料成本快速增加，熔化溫度升高。因此，焊料合金中優(yōu)選的鍺含量為O. OOlwt% -O.1wt%。鎳(Ni)防止了銅墊的侵蝕，提高了結(jié)合強(qiáng)度。當(dāng)鎳的添加量小于0.001wt%時(shí)，沒(méi)有任何效果。當(dāng)鎳的添加量大于O. 5wt%時(shí)，熔化溫度迅速增大且發(fā)生焊料合金的過(guò)度硬化。因此，合金焊料中優(yōu)選的鎳含量為O. 001wt% -O. 5wt%。鉍(Bi)降低了熔化溫度并提高了結(jié)合強(qiáng)度。當(dāng)鉍的添加量不超過(guò)O. lwt%時(shí)，沒(méi)有降低熔融溫度的作用。當(dāng)鉍的添加量大于17wt%時(shí)，Sn合金的熔化溫度降低到約210°C，或焊料合金發(fā)生過(guò)度硬化。因此，合金焊料中優(yōu)選的鉍含量為O.1wt% -17wt%。根據(jù)實(shí)施方案，硅(Si)是主要的合金化元素。硅具有上升的特點(diǎn)且是不揮發(fā)的。因此，通過(guò)在焊料基體合金中加入少量的硅，能夠防止氧化物形成且作用能維持長(zhǎng)的時(shí)間，這與磷是不同的。通過(guò)在焊料基體合金中加入少量的硅，能夠顯著的防止焊接后焊接區(qū)域的變色并能夠增強(qiáng)阻止銅的侵蝕，同時(shí)保持通常的無(wú)鉛焊料的溫度和潤(rùn)濕性。鈷(Co)不具有上升的特性。然而，通過(guò)和硅一起加入少量的鈷，能夠防止氧化物形成，變色和侵蝕，從而改善了焊接性能和加工性，并保持濕潤(rùn)性。實(shí)施方案I該實(shí)施方案提供了一種無(wú)鉛焊料組合物和使用該無(wú)鉛焊料組合物的PCB及電子器件，該組合物包括從 O.1wt % -4. Owt % 的銀、O.1wt % -2wt% 的銅、O. OOlwt % -O. 05wt%的娃、O. OOlwt% -O. 01wt%的鈷、余量為錫。下文將參照?qǐng)D1說(shuō)明硅和鈷的組成對(duì)防止氧化的作用。圖1
權(quán)利要求
1.一種用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物，由O. OOlwt %至1. Owt %的鎳、O. OOlwt %至O.2wt%的磷、O. OOlwt%至O. 05wt%的娃、O. OOlwt%至O. Olwt%的鈷以及余量的錫組成。
2.—種使用用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物的印刷電路板(PCB)及電子設(shè)備，其中用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物由O. OOlwt %至1. Owt %的鎳、O. OOlwt %至O. 2wt %的磷、O. OOlwt % 至O. 05wt%的娃、O. OOlwt%至O. Olwt%的鈷以及余量的錫組成。
3.—種用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物，由O. 1界七％至4wt%的銀、O. OOlwt %至O. 2界七％的磷、O. 001界七％至O. 05wt%的娃、O. 001界七％至O. Olwt %的鈷以及余量的錫組成。
4.一種使用用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物的印刷電路板(PCB)及電子設(shè)備，其中用于稀釋的無(wú)鉛焊料化合物由O.1wt %至4wt %的銀、O. OOlwt %至O. 2wt %的磷、O. OOlwt %至O.05wt%的娃、O. OOlwt%至O. Olwt%的鈷以及余量的錫組成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無(wú)鉛焊料化合物，包括錫(Sn)、銀(Ag)、磷(P)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉍(Bi)、和鍺(Ge)中的至少兩種，并且包括硅(Si)和鈷(Co)，用于防止由于焊料合金的氧化而產(chǎn)生的可操作性劣化，以及消除焊接中由于銅腐蝕的增加而產(chǎn)生的替換整個(gè)鉛浴的需要，以及一種使用無(wú)鉛焊料的印刷電路板(PCB)和電子設(shè)備。通過(guò)包括硅和鈷二者的無(wú)鉛焊料化合物，以及使用無(wú)鉛焊料的印刷電路板(PCB)和電子設(shè)備，在焊接中可持續(xù)防止形成氧化物、防止銅墊的變色和腐蝕、提高機(jī)械性能和焊料結(jié)合性，同時(shí)保持潤(rùn)濕性。
文檔編號(hào)B23K35/26GK103008903SQ20121041893
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者高明玩, 樸商福, 宋明圭, 樸玧秀, 李光烈 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)科草英