[發明專利]低溫無鉛釬焊料合金及其制成的焊錫膏

有效

• 申請號: 200810065651.3
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101491866A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 徐金華;馬鑫;吳建雄;吳建新
• 申請（專利權）人: 深圳市億鋮達工業有限公司;東莞市億鋮達焊錫制造有限公司
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種低溫無鉛焊料合金，尤其涉及一種以該焊料合金成分的制成的焊錫膏。?

背景技術

隨著人們環保意識的增強，電子工業中傳統所采用的Sn-Pb軟釬焊料合金開始逐漸被無鉛軟釬焊料所代替。?

在當前所使用的無鉛軟釬焊料中，成分主要為Sn-Cu、Sn-Ag及Sn-Ag-Cu系。以這些體系為基礎，通過添加合金元素可以提高焊料合金的性能。例如在Sn-Ag(3.5-6.0％)基礎上添加微量元素Ni以抑制Cu向焊錫合金中的擴散。日本Nihon在美國專利US6180055中在以SnCu共晶成分的基礎上提出由Sn-(0.3-0.7)Cu-(0.04-0.1)Ni組成的無鉛軟釬焊料合金，元素Ni可抑制Cu向熔融焊料中的溶解，降低Cu向熔融釬料中的溶解速度以及橋聯發生的可能性。?

這些焊料成分的熔點分別介于217-227℃之間，遠遠高于傳統使用的Sn-37Pb焊料熔點(183℃)。在使用過程中，這就需要波峰焊焊錫溫度為250-265℃，回流焊過程中峰值溫度為240-245℃。特別是在SMT回流焊過程中，使用了焊錫膏，焊錫膏含有與助焊劑均勻混合的焊錫粉，特別是與松香熔劑均一混合的焊錫粉。通常，在回流焊接中，通過印刷或者分散，將焊錫膏提供到印刷電路板上，利用焊錫膏的粘附作用，芯片類型的電子元件被臨時吸附和連接到?印刷電路板上。因此，在回流焊接中，要安裝的電子元件同樣被暴露在焊接溫度下。如此之高的焊接溫度對焊接設備的均勻加熱能力及元器件的耐熱能力均是一個巨大的考驗。?

鑒于此，日本Senju公司申報了專利號為US6503338，成分為Sn-8Zn-3Bi的無鉛焊料合金，熔點為192-197℃，接近于Sn-37Pb焊料的熔點。然而，至今為止，仍有元器件仍不能承受如此之高的焊接溫度，需要使用熔點更低的低溫焊料合金。因此Sn-Bi釬料合金就成為一種選擇，Sn-58Bi共晶焊料的熔點為138℃，可以滿足焊接溫度的要求。但是，Bi是一種易氧化的合金元素，對Sn-Bi焊料合金的助焊劑要求較高，而且焊接過程中熔融焊料沿元器件引腳的爬升能力及在焊盤上的潤濕能力較差，相應也降低了焊點的強度。?

作為對策，為了提高Sn-Bi焊料合金的這些不良缺點，可以往其中添加其它的合金元素來改善其性能。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫無鉛焊錫膏。?

本發明的一種低溫無鉛焊錫膏，焊錫膏包括有該低溫無鉛釬焊料合金和作為焊劑的釬料膏，該低溫無鉛釬焊料合金是在現有的Sn-Bi釬料體系中加入合金元素Ag和Cu，其中中Sn、Bi、Ag的重量百分比組分分別是：Sn占35-65％，Bi占35-65％，Ag占0.2-6％，該低溫無鉛釬焊料合金的釬料合金粉末中還含有Cu，其重量百分比組分為0.1-3.0％。?

上述的低溫無鉛釬焊料合金的釬料合金粉末含有以粉末計其量的Sn、Bi、Ag和Cu，該Sn、Bi、Ag和Cu為的重量百分比組分為88-91％。?

上述的Sn-58Bi為釬料合金粉末，并與Sn-3.5Ag釬料合金粉末和Sn-3.8Ag-0.7Cu釬料合金粉末以按照Sn-58Bi重量百分比為65-90％，Sn-3.5Ag重量百分比為8-20％，Sn-3.8Ag-0.7Cu重量百分比4-10％的比例均勻混合?

本發明所涉及的無鉛軟釬焊料合金，在作為釬料基本組合物中不使用劇毒性的鉛，屬于環保性無鉛軟釬焊料合金。?

本發明所涉及的無鉛軟釬焊料合金，熔點介于138-155℃間，焊接所需要的溫度介于170-195℃，遠遠低于傳統Sn-37Pb及Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu無鉛軟釬焊料的焊接問題。對焊接設備加熱能力及元器件耐熱溫度的要求大大降低。?

下面詳細說明本實施方式中各添加元素的作用及其最佳含量。?

添加Bi可以與Sn在58wt.％Bi、138℃時形成二元低熔點共晶焊料。鉍元素是與錫元素形成低溫焊料合金的根本。鉍含量的優選范圍是40-60wt.％，更優選的含量范圍是45-60wt.％。?

添加Ag可以提高焊料合金的潤濕性、焊點的強度，在0.2-6.0wt.％Ag存在的條件下并不顯著地改變Sn-Bi焊料合金的熔點，從而不影響所發明的無鉛軟釬焊料合金的低熔點或低溫特性。銀含量的優選范圍是0.5-4wt.％，更優選的含量范圍是0.5-3wt.％。?