[發明專利]用于表面貼裝回流釬焊的抗豎碑無鉛合金

有效

• 申請號: 200480031884.1
• 申請日: 2004-11-02
• 公開（公告）號: CN101072886A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 黃本立;李寧成
• 申請（專利權）人: 銦美國公司
• 主分類號: C22C13/00
• 分類號: C22C13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔡勝有

相關申請的相互引用

本專利申請要求享有2003年11月6日提出的美國臨時專利申請 No.60/517,404的優先權，這里通過引用將該專利申請整體并入本文。

技術領域

本發明一般涉及適用于釬焊的無鉛合金，且更具體涉及包含錫、 銀和銅的抗豎碑合金組合物。

背景技術

由于電子工業不斷追求電子器件的微型化，對小型無引線元件如 0402(該術語是指尺寸為40mil×20mil的元件)和0201越來越多的 使用導致豎碑缺陷(tombstoning)的迅速增加。這種豎碑缺陷是小型 無引線元件如電阻和電容的表面貼裝回流釬焊中觀察到的一種最常見 的缺陷，它由豎碑效應(也稱為Manhattan效應、Drawbridge效應或 Stonehenge效應)引起。在這種現象中，芯片元件一端從印制電路板 上脫離而另一端與電路板保持連接，從而芯片元件向著垂直方向立起。

豎碑效應的原因在于回流釬焊過程中元件兩端熔融釬料的表面張 力引起拉力的不均衡。元件的可焊性改變或元件兩端釬料膏開始回流 時的熔化差異可能干擾元件上熔融釬料表面張力的復雜平衡。

為了克服電子制造中的豎碑問題，新的合金技術得到了開發，如 Taguchi等人(美國專利No.6,050,480)和Huang等人(美國專利申 請No.20020063147)的提議所述。Taguchi等人提出使用由60-65％錫 (Sn)，0.1-0.6％銀(Ag)，0.1-2％銻(Sb)和余量的鉛(Pb)組成 的釬料粉體合金來防止回流釬焊期間發生豎碑。Taguchi主要利用Ag 和Sb來有效提高凝固溫度范圍，進而防止豎碑。同樣，Huang等人提 出使用包含32.0-42.0％(Pb)，58.0-68.0％(Sn)和0.1-0.7％(Ag) 的抗豎碑釬料來提供更寬的凝固范圍并平衡熔融釬料的表面張力。

雖然這些建議的釬料合金將豎碑頻率減至最小，但是它們包含鉛。 眾所周知鉛具有毒性并且對環境和公共健康帶來危險。由于這個原因， 聯邦法規對鉛和含鉛組合物的使用實行了嚴格的限制。因此，近年來， 用無鉛釬料代替包含錫-鉛的釬料已成為電子工業中的一個世界性趨 勢。在這些有希望的無鉛合金中，優選的無鉛釬料是錫-銀-銅合金。 例如，日本電子工業發展協會(JEIDA)推薦使用(4.0-2.0)％(Sn) (1.0-0.5)％(Ag)余量的Cu。(“無鉛釬料商品化的挑戰和成就- 無鉛釬料商品化的路線圖2000-1.1版(Challenges?and?efforts toward?commercialization?of?lead-free?solder?road?map?2000for commercialization?of?lead-free?solder-ver.1.1)”，日本電子 工業發展協會，無鉛釬焊研發項目委員會，2000年2月， http://www.jeida.or.jp/english/information/phfree/roadmap.html//)。此外，歐洲IDEALS協會推薦使用Sn95.5Ag3.8Cu0.7(J.Bath， C.Hardwerker，and?E.Bradley，“Research?update：Lead-free solder?alternatives”，Circuit?Assembly，2000年5月，第31-40 頁)。而在美國，國家電子制造業協會(NEMI)的無鉛封裝項目(the Lead-free?Assembly?Project?of?National?Electronics Manufacturing?Initiative(MEMI))推薦使用Sn95.5Ag3.9Cu0.6(上 述Bath等人)。