[發明專利]無鉛焊料合金

有效

• 申請號: 201280024986.5
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN103561903B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 島村將人;大西司;高齋光弘;高木和順;野中朋子;鈴木誠之;林田達;石橋世子;吉川俊策;山中芳惠
• 申請（專利權）人: 千住金屬工業株式會社
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/22;B23K35/363;C22C13/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發明涉及不含鉛的焊料合金，特別是涉及適用于表面安裝基板所使用的焊膏、修正用的松脂芯軟焊料（flux-cored?solder）的無鉛焊料合金。

背景技術

作為電子設備的焊接方法，有烙鐵法、流動法、回流法等。

回流法為如下方法：僅在印刷電路板上的必要部位利用印刷法、噴出法涂布由焊料粉末和助焊劑形成的焊膏，將電子部件搭載在該涂布部之后利用回流焊爐這樣的加熱裝置使焊膏熔融從而將電子部件焊接在印刷電路板上。該回流法能夠進行以下這樣的生產率、可靠性優異的焊接：不僅能夠利用一次作業進行多個部位的焊接，而且即使焊接間距窄的電子部件也不會發生橋接，還不會在不需要的部位附著焊料。

然而，一直以來，焊料使用Pb-Sn合金。該Pb-Sn合金由于在共晶組成（Pb-63Sn）時熔點為183℃，且對不耐熱的電子部件的熱影響小，另外焊接性優異，因此具有發生無焊料、縮錫（dewetting）等焊接不良少的特點。

但是，近年來，由于Pb的毒性的問題，電子設備業界正在強烈要求不含Pb的所謂“無鉛焊料”。

現在大多使用的無鉛焊料為如日本特開平5-050286號公報所公開的那樣的含有3質量%～5質量%的Ag、0.5質量%～3質量%的Cu的Sn-Ag-Cu組成的無鉛焊料。該無鉛焊料與以往的Sn-Pb焊料相比溫度循環特性優異且蠕變特性優異，因此得到普及。特別是溫度循環特性在評價電子設備的壽命、或進行品質保證的方面是重要的因素。

然而，現在使用的Sn-Ag-Cu組成的無鉛焊料合金比以往使用的Sn-Pb焊料硬，因此，在用于移動電話等的小型設備時，若誤將移動設備掉落，則會存在容易發生部件與焊接了的部分之間的界面破裂的所謂“界面剝離”的問題。該界面剝離雖然在使用了接合部的焊料量相對較多的流動焊接的基板上不易發生，但在接合部的焊料量較少、接合部通過微細的回流焊接來焊接的基板上容易發生。

另外，對于利用回流焊接進行焊接的基板，使用焊膏、焊料球、焊料預成型體等。另外，在焊接部的修正中，使用松脂芯軟焊料。在使用了這些焊料材料的印刷電路板上特別容易產生界面剝離的問題。

本申請人公開了一種焊料合金（WO2006/129713A1），該焊料合金作為用于Cu焊盤的焊接、耐落下沖擊的焊料合金，焊料的Ag含量為0.8質量%～2.0質量%，Cu含量為0.05質量%～0.3質量%，且添加了In、Ni、Pt、Sb、Bi、Fe、Al、P。

另外，作為溫度循環特性優異的焊料合金，公開了一種Sn-Ag-Cu-Bi系無鉛焊料（WO2009/011341A1），該Sn-Ag-Cu-Bi系無鉛焊料為含有固溶元素的Sn-Ag-Cu系焊料合金，并且由具有以下的合金組織的合金構成：在室溫下，由飽和固溶體、或有固溶元素析出的固溶體構成；在熱循環環境的高溫下，由在低溫析出的固溶元素再次固溶到Sn基質中的固溶體構成。

進而，還公開了一種焊料合金（日本特開平9-327790號公報），該焊料合金向Sn-Ag-Cu焊料組成中添加Bi和/或Sb而利用Bi和/或Sb與Sn形成固溶體，另外，Ag、Cu與Sn形成金屬間化合物，利用該固溶體、金屬間化合物的微組織來保持機械強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：WO2006/129713A1

專利文獻2：WO2009/011341A1

專利文獻3：日本特開平9-327790號公報

發明內容

發明要解決的問題

對于無鉛焊料而言，其耐落下沖擊性、特別是焊接面積小的焊接部的耐落下沖擊性不能說強。由于最近的電子設備開始高性能化、小型化，因此，安裝于該電子設備的電子部件也逐漸小型化且高功能化，近年來的電子設備盡管電極數量正在增加，但電子設備整體的尺寸反而變小。在這種變小的電子設備的電極上形成的焊接部也變小，但如果小的無鉛焊料焊接部的焊料在耐落下沖擊性方面弱，則在電子設備受到落下這樣的沖擊時，焊接部輕易地剝離，而無法發揮作為電子設備的功能。

在移動設備中，像遠程控制器這樣電子設備的印刷電路板的尺寸相對較大、利用附著較多焊料的流動焊接來進行焊接的電子設備不易成為問題，而像移動電話、移動個人計算機這樣小型且高密集度的產品僅能進行使用焊膏、焊料球等的回流焊接的焊接，焊料接合所使用的焊料量也變成微小量。