[發(fā)明專利]無鉛焊料合金

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010147280.4
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111230355B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 普魯沃斯特.讓-克勞德.盧錫安
• 申請（專利權(quán)）人: 普魯沃斯特.讓-克勞德.盧錫安
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32260
• 代理人: 豐葉

本發(fā)明公開了一種SIA無鉛焊料合金，用于焊接傳統(tǒng)電子元件和表面貼裝器件，SIA旨在完全取代錫鉛合金，并具有182/183℃凝固溫度，SIA設(shè)計符合電子元件規(guī)格，尤其是容許最高溫度，SIA組成和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計可提高抗沖擊和抗拉伸機械強度。在實施例中，SIA包含25?30％鉍(Bi)和0.1?1％銀(Ag)、0.1?0.5％銅(Cu)(一種或兩種)，其余為錫(Sn)。優(yōu)選SIA成分為錫(Sn)72％、鉍(Bi)27.2％、銀(Ag)0.5％、銅(Cu)0.3％?？墒褂觅|(zhì)量濃度為1％其他添加劑，例如鎳(Ni)、鈷(Co)、鋅(Zn)、鍺(Ge)、磷(P)、銦(In)、鎂(Mg)、釹(Nd)、鈦(Ti)、錸(Re)，SIA合金(最優(yōu)改良合金)還可用于焊接銅和用作管道系統(tǒng)的其他材料，SIA合金可用于含有焊劑的焊膏、焊棒、焊粉或焊絲中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及用于電子元件和基于銅合金或其他金屬（例如鎳或鉍合金或錫合金）的元件的無鉛焊料，其中SIA是一種基于錫（Sn）和鉍（Bi），且含有少量的銀（Ag）和銅（Cu）的合金。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上用于電子設(shè)備的焊接元件的合金是Sn/Pb，其共晶成分的質(zhì)量百分比為Sn60Pb40或Sn63Pb37，熔化溫度為183 ℃。

2006年，由于鉛有毒性，所以完全禁止用于合金，歐洲電氣電子設(shè)備有害物質(zhì)限制指令ROHS自2016年起生效。

基于這一法律規(guī)定的義務(wù)，隨著新合金獲得許可，所有電子制造商均已轉(zhuǎn)向使用SAC 305或Sn-Cu或Sn100C，這些合金的熔化溫度介于217℃至227℃之間，而Sn-Bi合金由于其140℃的低熔化溫度和高脆性而遭拒。

競爭對手已進行大量研究，以提高合金在潮濕或溫度應(yīng)力環(huán)境下的強度、可濕性和耐用性。因此，用于波動設(shè)備和回流熔爐的溫度設(shè)置非常高，通常介于265℃至285℃之間。這些溫度過高，不符合元件規(guī)格。此外，合金SAC305、Sn-Cu、Sn100C也具有中等可濕性和耐用性。

自2006年以來，尚未發(fā)現(xiàn)任何合金在不含鉛（Pb）或不含銦（In）或金（Au）等貴金屬的情況下達到183 ℃的熔化溫度目標。

2018年，Interflux公司在市場上推出一種名為LMPA的新合金。此合金的熔點為176℃，并通過添加銻（Sb）增加強度。由于這種LMPA合金的實際固化溫度僅為155℃，并且在對使用其焊接的元件應(yīng)用機械塞塊時非常脆，因此其存在許多問題。

目前使用的合金存在許多問題，例如焊接困難、耐用性低、成本高、高加工溫度導(dǎo)致的元件退化、元件返工困難、電力消耗、為減少浮渣形成而使用氮氣、機器應(yīng)力、焊料內(nèi)部空隙等。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺點，本發(fā)明的目的在于提供以一種新合金完全取代過去使用的Sn-Pb合金，并非增強現(xiàn)有合金，發(fā)明的合金名稱為SIA（Supreme Improved Alloy的縮寫），譯為“最優(yōu)改良合金”。

一種無鉛焊料合金，其合金成分的重量百分比為：70-75%的錫（Sn）、25-30%的鉍（Bi）、0-1%的銀（Ag）和0-0.5%的銅（Cu）。

優(yōu)選地，在其中添加至少一種其他元素，且質(zhì)量百分比為0.01%至1%，其他元素為：鎳（Ni）、鈷（Co）、鋅（Zn）、鍺（Ge）、磷（P）、銦（In）、鎂（Mg）、釹（Nd）、鈦（Ti）和錸（Re）。

一種命名為SIA的無鉛焊料合金，其合金成分的重量百分比為：72%的錫（Sn）、27.2%的鉍（Bi）、0.5%的銀（Ag）和0.3%的銅（Cu）。

優(yōu)選地，無鉛焊料合金，其形態(tài)是焊膏。

優(yōu)選地，無鉛焊料合金，其形態(tài)還可以是焊棒或焊粉或焊絲。

優(yōu)選地，其不同形態(tài)的無鉛焊料合金能將電子元件焊接在基板或電路板上。