[發明專利]Sn-Ag-Cu-In四元無鉛焊劑組合物

無效

• 申請號: 200810093839.9
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101569965A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 李宗炫;李昌祐;金禎漢
• 申請（專利權）人: 韓國生產技術研究院
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁業平;張天舒

相關申請的交叉參考

本發明要求2007年5月25日提交的韓國專利申請No. 10-2007-0050905的優先權，在此以引入方式將其全部內容并入本文。

技術領域

本發明涉及一種無鉛(Pb)焊劑組合物，更具體而言，本發明涉 及一種錫-銀-銅-銦(Sn-Ag-Cu-In)四元無鉛焊劑組合物，該焊劑組 合物可以通過使用銦而降低銀的量。

背景技術

目前，Sn-Ag-Cu系組合物最普遍地用作無鉛焊劑組合物，其代 表性組成可表示為Sn-3.0Ag-0.5Cu。為了提高這種無鉛焊劑組合物的 抗氧化性，可以向其中添加濃度為數十ppm至數千ppm的磷(P)、 鍺(Ge)、鎵(Ga)、鋁(Al)、或硅(Si)等。此外，為了提高機 械性能和界面反應性能，可以向無鉛組合物中添加各濃度均為數十 ppm至數千ppm的鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉍(Bi)、金 (Au)、鉑(Pt)、鉛(Pb)、錳(Mn)、釩(V)、鈦(Ti)、鉻 (Cr)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、銻(Sb)、鎂(Mg)、鉭(Ta)、 鎘(Cd)、或稀土金屬等。

然而，隨著人們要求并致力于降低電子裝置封裝時的制造成本， 由于在所添加的元素中Ag是最昂貴的，所以人們嘗試降低銀(Ag) 的用量。例如，Sn-2.5Ag-0.5Cu或Sn-1.0Ag-0.5Cu組合物用作無鉛焊 劑。另外，最近有人提出Sn-0.3Ag-0.5Cu組合物，并分析其性能是否 適用于無鉛焊劑。

根據Ag的量的變化，Sn-Ag-Cu系焊劑的冶金性能和機械性能發 生的變化概括如下。

1)隨著Ag的添加量降低，液相溫度和固相溫度之差增大，從 而導致漿態范圍或糊狀區域的增加。

2)隨著Ag的添加量降低，由于漿態范圍或糊狀區域增加，因 此潤濕性降低。

3)隨著Ag的添加量降低，合金的強度和抗蠕變性降低。

4)隨著Ag的量降低，由于合金的強度和抗蠕變性降低，因此 熱循環試驗中焊點的斷裂速度加快。

5)隨著Ag的量降低，合金的伸長率增加，并且機械沖擊試驗 中焊點的斷裂速度變慢。

此處，情況1)表示冶金性能隨著焊劑中Ag的量的不同而產生 的變化。因此，即使在降低Ag的量的情況中，也應當確定Ag的合 適的添加量。而且，盡管Ag的量降低了，但是為了使這種組合物可 用作具有低制造成本的焊料，該焊劑組合物的潤濕性應當與典型的 Sn-3.0Ag-0.5Cu組合物的潤濕性相似。

情況4)和5)表示由于無鉛焊劑中Ag的量降低而引起的相反 的特性。因此考慮到這些相反的特性，應當確定Ag的合適的添加量。 除了應當具有合適的Ag的量以外，例如也應當通過添加合金金屬來 提高無鉛焊劑組合物的機械性能，從而使得焊劑組合物具有耐熱循環 性和耐機械沖擊性。因此，通過降低Ag的添加量，可以獲得可靠性 高的理想的焊劑組合物，并且可以進一步降低制造成本。

然而，人們至今尚未開發出滿足上述條件的無鉛焊劑組合物。

發明內容

本發明的實施方案涉及提供一種錫-銀-銅-銦(Sn-Ag-Cu-In)四 元無鉛(Pb)焊劑組合物，該焊劑組合物可以防止成本的增加，并可 以充分確保其作為焊料時的加工性和機械性能。為了達到這個目的， 向該無鉛焊劑組合物中添加合適量的銦(In)，并對Ag的添加量進 行優化，因而可以防止由于Ag的量降低而引起的潤濕性降低，并可 以提高耐熱循環性和耐機械沖擊性。

根據本發明的一方面，提供一種錫-銀-銅-銦四元無鉛焊劑組合 物，其包含：大于等于約0.3重量％并且小于約2.5重量％的銀(Ag)、 大于等于約0.2重量％并且小于約2.0重量％的銅(Cu)、大于等于 約0.2重量％并且小于約1.0重量％的銦(In)以及余量的錫(Sn)。

在本發明的無鉛焊劑組合物中，降低Ag的量以節省制造成本。 因此，為了提高耐熱循環性和耐機械沖擊性，并且為了可靠地防止由 于Ag的添加量降低而引起潤濕性降低，向無鉛焊劑組合物中添加銦 (In)。因此，可以提供一種價格便宜的、高質量的無鉛焊劑組合物。

附圖說明

圖1為示出常規的焊劑組合物在加熱狀態中的吸熱峰的圖。

圖2為示出本發明的焊劑組合物在加熱狀態中的吸熱峰的圖。

圖3為示出常規的焊劑組合物熔融之后在冷卻狀態中的放熱峰 的圖。