[發(fā)明專利]無鉛焊料、焊接接合產(chǎn)品及電子元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610130968.1
• 申請日: 2006-12-27
• 公開（公告）號: CN101209516A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍?zhí)雇?/a>;久里裕二
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/02;B23K101/00;B23K101/36
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無鉛焊料、利用無鉛焊料連接而制造的的焊接接合產(chǎn)品和電子元件，所述無鉛焊料具有良好的抗氧化性、機械性能和潤濕性并易于被塑性加工。

背景技術(shù)

近年來，出于對全球的環(huán)境保護(hù)人們越來越關(guān)注環(huán)境問題。在這種境況下，工業(yè)廢品丟棄數(shù)量的增加成為嚴(yán)重的問題。所使用的焊料，例如，包括在工業(yè)廢品中的電力控制計算機的基板、家用電器和個人電腦中包括在工業(yè)廢品中使用焊料。有害的重金屬，如鉛有時從這些焊料中流出。例如，當(dāng)焊料流出時，鉛作用于酸雨等產(chǎn)生含鉛的水溶液，而且水溶液常會滲入地下水。

在日本，于1998年制定了家用電器再循環(huán)法，并在2001年對家用電器要求回收廢棄制品。在歐洲，自2004年開始，由歐洲議會和電氣與電子設(shè)備廢棄物委員會的指令已經(jīng)禁止作為特殊物質(zhì)的鉛的使用。這樣，有關(guān)鉛使用的法律規(guī)定已經(jīng)更嚴(yán)格，無鉛焊料的發(fā)展已是迫切需要(參見，例如，非專利文獻(xiàn)1)。

焊料在機械地和電子地連接多個在包括熱循環(huán)、機械沖擊、機械振動等嚴(yán)峻環(huán)境下使用的組成元件中起到重要的作用。并且在無鉛焊料中，要求具有與傳統(tǒng)錫(Sn)-鉛(Pb)焊料近似的熔點、具備良好的機械性能、潤濕性和足夠好地成形為帶狀或絲狀的塑性加工性能。

然而，在傳統(tǒng)的無鉛焊料中，通常采用Sn(錫)-Zn(鋅)或Sn(錫)-Bi(鉍)焊料以提供與Sn(錫)-37wt％Pb(鉛)焊料(熔點183℃)近似的熔點，或者添加大量的In(銦)或Bi(鉍)到，例如，Sn(錫)-Cu(銅)、Sn(錫)-Ag(銀)或Sn(錫)-Cu(銅)-Ag(銀)焊料中以降低熔點。例如，所提及的Sn(錫)-9.0wt％Zn(鋅)(熔點199℃)、Sn(錫)-58.0wt％Bi(鉍)(熔點138℃)、Sn(錫)-0.5wt％Cu(銅)-4.0wt％Ag(銀)-8wt％In(銦)(熔點208℃)為此類焊料。然而，因為這些焊料包括大量可引起脆化的元素，例如，機械性能和塑性加工性能惡化，從而很難保證令人滿意的焊接結(jié)合強度和可靠性。更進(jìn)一步，這些無鉛焊料當(dāng)塑性加工時很可能導(dǎo)致脆性破壞等，因此，對這些無鉛焊料來說很難成功地經(jīng)受擠壓、軋制、拔絲等。因此，帶狀或絲狀的成形產(chǎn)品基本上無法生產(chǎn)。基于上述原因，無鉛焊料的應(yīng)用受到極大限制。(非專利文獻(xiàn)1)對歐洲議會和電氣與電子沒備廢棄物委員會的指令的建議，歐洲共同體委員會，布魯塞爾(Brussels)，2000年6月13日。

發(fā)明內(nèi)容

如上所述，由于傳統(tǒng)無鉛焊料包括大量可引起脆化的元素，例如，機械性能和塑性加工性能惡化，從而很難保證令人滿意的焊接結(jié)合強度和可靠性。更進(jìn)一步，這些無鉛焊料在塑性加工時會導(dǎo)致脆性破壞等，因此，對這些無鉛焊料來說很難成功地經(jīng)受擠壓、軋制、拔絲等。因此，帶狀或絲狀的成形焊料產(chǎn)品基本上無法制造。基于上述原因，無鉛焊料的應(yīng)用受到顯著的限制。

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種無鉛焊料、利用該無鉛焊料連接制造的高可靠性的焊接接合產(chǎn)品和電子部件，所述無鉛焊料具有優(yōu)良的抗氧化性、機械性能和塑性加工性能，能夠保證令人滿意的焊接結(jié)合強度和可靠性，并可被成形為帶狀或絲狀。

上述目的可通過含有錫(Sn)基合金的無鉛焊料實現(xiàn)，所述錫基合金具有不低于0.005wt％且不超過2.0wt％的鉭(Ta)。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一種含有錫(Sn)基合金的無鉛焊料，所述錫基合金含有不低于0.005wt％且不超過2.0wt％的鉭(Ta)、不低于0.1wt％且不超過10.0wt％的鋅(Zn)，余量由錫(Sn)和不可避免的雜質(zhì)組成。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一件含有錫(Sn)基合金的無鉛焊料，所述錫基合金含有不低于0.005wt％且不超過2.0wt％的鉭(Ta)、不低于0.1wt％且不超過60.0wt％的鉍(Bi)，余量由錫(Sn)和不可避免的雜質(zhì)組成。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一種含有錫(Sn)基合金的無鉛焊料，所述錫基合金含有不低于0.005wt％且不超過2.0wt％的鉭(Ta)、不低于0.1wt％且不超過10.0wt％的銦(In)，余量由錫(Sn)和不可避免的雜質(zhì)組成。

根據(jù)本發(fā)明，還提供一種含有錫(Sn)基合金的無鉛焊料，所述錫基合金含有不低于0.005wt％且不超過2.0wt％的鉭(Ta)、不低于0.01wt％且不超過7.5wt％的銅(Cu)，余量由錫(Sn)和不可避免的雜質(zhì)組成。