本發明專利技術提供了一種無鉛焊料化合物，包括錫（Sn）、銀（Ag）、磷（P）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鉍（Bi）、和鍺（Ge）中的至少兩種，并且包括硅（Si）和鈷（Co），用于防止由于焊料合金的氧化而產生的可操作性劣化，以及消除焊接中由于銅腐蝕的增加而產生的替換整個鉛浴的需要，以及一種使用無鉛焊料的印刷電路板（PCB）和電子設備。通過包括硅和鈷二者的無鉛焊料化合物，以及使用無鉛焊料的印刷電路板（PCB）和電子設備，在焊接中可持續防止形成氧化物、防止銅墊的變色和腐蝕、提高機械性能和焊料結合性，同時保持潤濕性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種無鉛焊料組合物以及使用該無鉛焊料組合物的印刷電路板(PCB )及電子器件，且更特別地，涉及一種不含對人體有危害的鉛(Pb)的無鉛焊料組合物和使用該無鉛焊料組合物的PCB和電子器件，該焊料組合物包括添加有硅(Si)和鈷(Co)的錫(Sn)、銅(Cu)和銀(Ag)的三元組合物，添加到硅和鈷中的錫、銅、銀和鎳的三級組合物，添加到硅和鈷中的錫、銅、銀、鎳、鍺(Ge)和磷(P)的六元組合物，或者添加有硅和鈷的錫、銅、磷和鉍(Bi)的四元組合物，以便在其中添加的硅的幫助下，通過不斷防止氧化來改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，而保持無鉛焊料的典型焊接溫度以及典型的潤濕性，且防止了硅的過量添加引起的潤濕性劣化，從而防止了可結合性的劣化、以及防止了氧化、防止了銅的腐蝕，并且在其中添加的少量鈷的幫助下，顯著提高了結合的斷裂載荷量，幫助負荷增加關節骨折其中，與印刷電路板及電子器件使用無鉛焊錫成分。本專利技術還涉及一種在400°C以上溫度使用的高溫無鉛焊料組合物以及使用該無鉛焊料組合物的PCB及電子器件，且特別涉及一種高溫無鉛焊料的組合物和使用該高溫無鉛焊料組合物的PCB和電子器件，該組合物包括添加有的硅和鈷的錫、銅二元組合物，添加有硅和鈷的錫、銅、鎳、磷四元組合物，以在其中添加的硅的幫助下，通過不斷防止氧化來改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，而保持無鉛焊料的典型焊接溫度以及典型的潤濕性，且防止了硅的過量添加引起的潤濕性劣化，從而防止了可結合性的劣化、以及防止了氧化、防止了銅的腐蝕，并且在其中添加的極少量鈷的幫助下，顯著提高了結合的斷裂載荷量。本專利技術還涉及一種用于稀釋的無鉛焊料組合物和使用該無鉛焊料組合物的PCB與電子器件；且特別涉及一種用于稀釋的無鉛焊料組合物和使用該組合物的PCB與電子器件，該組合物包括添加有娃和鈷的錫、鎳、磷三元組合物，添加有娃和鈷才錫、銀二元組合物或添加有硅和鈷的錫、銀、磷三元組合物，以在其中添加的硅的幫助下，通過不斷防止氧化來改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的幫助下，防止了變色，在其中添加的極少量的鈷的幫助下防止了硅的過量添加引起的潤濕性劣化，從而防止了可結合性的劣化、通過將它們用作稀釋劑改善了控制銅含量和焊接性能的性能。
技術介紹
含鉛合金從很早時候開始就已得到廣泛使用。特別地，長時間以來，錫鉛焊料已作為結合材料用于將部件設置在印刷電路板(PCB)上。焊接是一種使用焊料結合物質的技術，且一直用于將小型電子元件如半導體芯片和半導體電阻設置在印刷電路板上。使用這種焊料的結合技術被廣泛用于將小型電子元件如半導體芯片和半導體電阻設置在印刷電路板上。最近，隨著電子產品變得更小、重量更輕，并具有更強的功能，需要更密地安裝組件，因而需要更先進的使用焊料的結合技術。此外，雖然錫和鉛的二元共晶合金通常已被用作用于焊接的材料，但鉛是環境污染的因素，因此目前正在控制它的使用。這是因為鉛不僅造成環境污染，而且對人體有不良影響。因此，現在，焊料合金中鉛的使用受到管制或限制，因而正在開發各種環境友好的無鉛焊料。然而，與含鉛焊料相比，通常的無鉛焊料組合物具有高的熔點和差的潤濕性。此外，通常的無鉛焊料組合物由于融化焊料的嚴重氧化而具有差的焊接工作效率。此外，通過焊接的PCB assey質量差、可靠性差。此外，不存在有一種無鉛焊料，其具有足夠的焊接可結合性如潤濕性，并同時具有類似于通常焊料(Sn37Pb)的熔化溫度即183°C的熔化溫度。因此，現在無鉛焊料只在焊接過程如烤箱更換中改進使用。這是因為只有有限的金屬，例如銅、銀、鋅、鉍、銦，被用作降低熔化溫度的合金元素。此外，通常的無鉛焊料既不具有足夠的焊料可結合性如潤濕性和耐蝕性，也不具有通常的含錫焊料(Sn37Pb)熔融溫度(183°C)附近的低熔融溫度。因此，在大多數無鉛焊料中，在鉛中添加少量的用于降低熔融溫度的金屬，例如銅、銀、鋅、鉍、銦來降低無鉛焊料的熔化溫度。然而，在降低無鉛焊料的熔化溫度方面沒有進一步發展。因此，現在主要使用熔融溫度范圍從220°C至230°C的SnAgCu的銀合金和SnCu的非銀合金。如上所述，就熔融溫度而言，焊料開發已窮途末路了，因此，焊料的開發正集中在改善焊料的性能、工作效率、質量以及可靠性上。與含鉛焊料相比，無鉛焊料具有高的熔融溫度，需要昂貴的原材料，并且生成大量的熔渣，增加了生產成本。此外，對于無鉛焊料來說，熔融焊料中的氧化物結合到PCB assey的焊接帶(焊接部分)中，導致焊接裝配質量和可靠性變差。為了克服這些問題，KR10-0327767、JP3622788和JP 3296289公開了一種添加有元素如磷、鎳、鍺、鎵以防止氧化的SnAgCu系焊料合金和SnCu系合金。然而，元素如鍺、鎵、鎳的添加是有限的，因為它會提高熔化溫度，并且當經受熱處理和熱疲勞時會由于硬化而引起焊接部分開裂，導致可靠性劣化。特別地，大量磷的添加會由于焊料合金的硬化而增加焊接部分的脆性。磷上升到熔融焊料的表面上方以防止熔融焊料的氧化。然而，在約260°C的焊接溫度下，磷由于其高的揮發性而對防止熔渣(氧化物)的形成僅有短暫的影響。特別是，對于波焊和浸焊來說，在浴槽填充數百千克焊料之后，通常該過程持續數月，僅添加少量的焊料來補償消耗的焊料。因此，在這個過程中，磷的添加對防止熔渣的形成僅有短暫的影響，影響不會持續很久。高溫無鉛焊料使用昂貴的錫來代替鉛作為原料，且與含鉛的焊料相比，在熔化(焊接)期間經歷顯著的氧化(熔渣形成)，這會增加用戶的經濟負擔。此外，熔融焊料中混合的氧化物可結合在PCB assey的焊接帶(焊接部分)中，這會導致焊接組配件的劣化。特別地，高溫焊料的焊接溫度遠高于用于一般波動的焊料的焊接溫度，引起熔渣形成的顯著增加，從而導致工作效率劣化。為了解決此問題，JP2004-154864A和JP2004-181458A描述了其中添加有元素如磷、鎳、鍺和鎵的SnCu系焊料合金來防止氧化。然而，鍺，鎵，鎳是昂貴的材料。此外，當添加量超過某一水平時，它們會在經受熱過程的焊接部分中引起裂縫和熱疲勞，降低了可靠性。特別地，當磷大量添加時，由于焊料合金的過度硬化會增加焊接部分的脆性。此外，對于高溫焊料合金來說，磷上升到焊料槽的表面之上，以防止熔融焊料的氧化。然而，考慮到磷的揮發溫度為380°C，而高溫焊料的通常操作是在大約420°C到大約520°C的焊接溫度內進行，磷對防止熔渣(氧化物)的形成有很少的影響。此外，對于浸焊來說，在浴槽填充焊料后，該過程通常持續數月，僅添加少量的焊料來補償消耗的焊料。因此，熔渣的形成在起始浴槽的填充中僅能短期地防止，效果不會持續很長一段時間。此外，如果鎳含量增加到O. 1%以上來增加溫度時，焊料合金的過度硬化會增加脆性，劣化焊接性能。此外，高溫焊料合金在460°C _540°C溫度內使用，而通常的焊料合金在溫度260±10°C下使用。因此，在高溫焊料合金中，產生更多的氧化物，以更高的速率產生，因此比通常的焊料合金中需要更高的抗氧化性能。此外，由于PCB中銅墊料的侵蝕，當銅濃度增加到I %以上時，焊料的熔化溫度迅 速增加，潤濕性下降。這會要求更換整個鉛浴或會導致開裂本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于稀釋的無鉛焊料化合物，由0.001wt％至1.0wt％的鎳、0.001wt％至0.2wt％的磷、0.001wt％至0.05wt％的硅、0.001wt％至0.01wt％的鈷以及余量的錫組成。
【技術特征摘要】
1.一種用于稀釋的無鉛焊料化合物，由O. OOlwt %至1. Owt %的鎳、O. OOlwt %至O.2wt%的磷、O. OOlwt%至O. 05wt%的娃、O. OOlwt%至O. Olwt%的鈷以及余量的錫組成。2.—種使用用于稀釋的無鉛焊料化合物的印刷電路板(PCB)及電子設備，其中用于稀釋的無鉛焊料化合物由O. OOlwt %至1. Owt %的鎳、O. OOlwt %至O. 2wt %的磷、O. OOlwt % 至O. 05wt%的娃、O. OOlwt%至O. Olwt%的鈷以及...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高明玩，樸商福，宋明圭，樸玧秀，李光烈，
申請(專利權)人：株式會社愛科草英，
類型：發明
國別省市：
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