[發明專利]用于聚合物基板、印刷電路板及其他接合應用的低溫焊接溶液

在審

• 申請號: 201980067543.6
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN112912204A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 拉胡爾·勞特;尼爾馬利亞庫馬爾·查基;巴瓦·辛格;R·潘德爾;蘇利·薩卡爾
• 申請（專利權）人: 阿爾法裝配解決方案公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/36;B23K35/362;C22C13/00;C22C13/02;B23K35/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

一種焊料合金，該焊料合金包含：40重量％至65重量％的鉍；1重量％至10重量％的銦；以下中的至少一種：0.1重量％至5重量％的鎵、0.1重量％至5重量％的鋅、0.1重量％至2重量％的銅、0.01重量％至0.1重量％的鈷、0.1重量％至2重量％的銀、0.005重量％至0.05重量％的鈦和0.01重量％至1重量％的鎳；任選地以下中的一種或多種：多至1重量％的釩、多至1重量％的稀土金屬、多至1重量％的釹、多至1重量％的鉻、多至1重量％的鐵、多至1重量％的鋁、多至1重量％的磷、多至1重量％的金、多至1重量％的碲、多至1重量％的硒、多至1重量％的鈣、多至1重量％的釩、多至1重量％的鉬、多至1重量％的鉑、多至1重量％的鎂、多至1重量％的硅和多至1重量％的錳；和余量錫以及任何不可避免的雜質。

本發明整體涉及冶金領域，并且更具體地涉及焊料合金和焊膏。焊料合金特別地但非排他性地適用于電子焊接應用，諸如波峰焊接、表面貼裝技術、熱風整平和球柵陣列、矩柵陣列、底部封端的封裝、LED和芯片級封裝。

波峰焊接(或流動焊接)是一種廣泛使用的成批焊接電子組件的方法。其可用于例如通孔電路板，其中板在熔融焊料波上通過，該熔融焊料波輕拍板底部以潤濕待接合的金屬表面。另一種焊接技術涉及將焊膏印刷在印刷電路板上的焊盤上，隨后將整個組件安置并傳送通過回焊爐。在回流工藝期間，焊料熔融并潤濕板上的焊接表面以及部件。另一種焊接工藝涉及將印刷線路板浸入熔融焊料中，以便用可焊接保護層涂覆銅端頭。該工藝稱為熱風整平。球柵陣列接頭或芯片級封裝典型地利用焊料球在兩個基板之間組裝。這些接頭的陣列用于將芯片安裝在電路板上。

典型地，聚酰亞胺(PI)由于其在300℃以上的高溫穩定性而成為印刷電路板(PCB)的基板選擇。這使得能夠使用在218℃下熔融的錫-銀-銅(SAC)焊膏。這些基于PI的電路板典型地在240℃-260℃的峰值溫度下焊接。與PI相比，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的成本顯著較低。然而，由于熱變形和熱擊穿，PET膜不能在這些高溫下使用和焊接。因此，如果需要使用PET基膜作為基板，則需要較低溫度的焊接溫度。

為了便于處理和放置，在焊膏中典型地采用焊料合金。焊膏典型地包含有機膏載劑(助焊膏)和焊粉(合金)。助焊膏的作用是在給定的回流條件下提供膏劑的印刷性能和穩定性以及焊料顆粒的聚結。典型地，錫膏助焊劑包含以下組成部分：松香/樹脂、溶劑包、活化劑包、添加劑、流變改性劑和緩蝕劑。常規的焊劑將不適用于低溫焊料合金。這是因為通常用于焊膏中的大部分活化劑傾向于在較高溫度下活化(即在焊料熔融之前)。在較低溫度下實現所需活性的一種途徑是選擇極具侵蝕性的活化劑。然而，此類解決方案是不利的，因為高度侵蝕性活化劑通過與儲存中的焊料合金反應而干擾膏劑的均質性。此外，任何保留在回流后殘余物中的未反應活化劑可能不利地影響電性可靠性。

需要一種具有比常規焊料合金更低的熔點，但具有類似或更有利的機械和熱特性的焊料合金。此外，需要一種能夠在PET基板上焊接的焊料合金。此外，需要一種適合與此類焊料合金一起使用以形成焊膏的焊劑。

本發明旨在解決與現有技術相關聯的至少一些問題或提供商業上可接受的替代方案。

因此，在第一方面，本發明提供了一種焊料合金，該焊料合金包含：

40重量％至65重量％的鉍；

1重量％至10重量％的銦；

以下中的至少一種：

0.1重量％至5重量％的鎵，

0.1重量％至5重量％的鋅，

0.1重量％至2重量％的銅，

0.01重量％至0.1重量％的鈷，

0.1重量％至2重量％的銀，

0.005重量％至0.05重量％的鈦，和

0.01重量％至1重量％的鎳；

任選地以下中的一種或多種：