釬料制造技術

所提供的錫－鉛合金釬料在易于產生疲勞裂縫的情況下具有高的連接強度。該錫－鉛合金釬料含有１５－８０ｗｔ. ％鉛，０. １－５ｗｔ. ％銀，０. １－１０ｗｔ. ％銻，和０. ０００５－０. ３ｗｔ. ％磷，其余量為錫。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及錫-鉛合金釬料。可在低溫下熔化的錫-鉛合金釬料長期作為釬焊用材料具有廣泛的應用范圍。改進的錫-鉛合金釬料已被提出，即這種釬料主要由錫和鉛以及加有第三種改進特性的金屬配料組成。這樣的錫-鉛合金釬料在如下的專利申請中加以公開了，例如，日本專利公開號40-25885，45-2093，55-18505，57-39880，49-21028，以及49-23986，和日本專利申請公開號48-97752，51-54056，54-72738，56-144893，60-166191，61-82994，61-269998，61-115692，3-32487，3-106591，3-204193，3-204194，4-333392，54-72738，59-70490，57-160594，63-313689，53-113245，以及58-218394。對于這些已有技術的公開文件中，日本專利公開號57-39880公開了一種其內加入磷的錫-鉛合金釬料，但其中沒有指教如何使用磷。日本專利公開號57-39880公開了一種含有鎘的錫-鉛合金纖料，它適于用在其上形成金和/或銀薄膜的釬焊電子元件上。加鎘可增加熔化釬料的表面氧化作用，降低釬料的可濕性，以及釬料的可分布性。據說磷將防止熔化釬料的表面氧化，改進釬料的吸濕度以及防止任何如在釬料熔化固結時由氧化所引起缺陷，從而防止任何降低機械強度的現象。最近，隨著在高密度裝配實踐中的良好的進展，就像在表面裝配中那樣，要求釬焊要滿足如釬料容易加熱和加壓的條件。在這樣的情形下，傳統的錫-鉛合金型的釬料常被發現不足以提供所需的焊接強度。特別是，對于釬焊自動印刷板和加熱元件包裝板來說，要求釬料在可能導致疲勞裂縫的條件下能夠呈現非常可靠的性能。本專利技術提供了一種錫-鉛合金釬料，它基本上由占重量15-80wt.%的鉛，0.1-5wt.%的銀，0.1-10wt.%的銻和0.0005-0.3wt.%的磷，余量的錫所組成。在本專利技術中，將磷與銀和銻相結合的使用對于改進釬焊部件的疲勞特性，特別是熱疲勞特性是非常有效的。附圖說明圖1用圖示的方式示出了裝配就位的用于熱疲勞特性試驗的試樣。按照本專利技術，錫-鉛合金釬料包括占釬料總重量的15-80wt.%，特別是30-60wt.%的鉛。如果鉛含量太高或太低的話，這種釬料不適于用作釬焊電子材料，這是由于這樣的鉛含量會引起所不能接受的熔點升高現象。鉛含量可從下面一組中所選定的一種金屬部分代替，它們是鎘，鉍，銦，鋅，銅，和鎵。當金屬為鎘，鉍和銦時，這些金屬的量占釬料總重量的0.1-22wt.%，最好是5-22wt.%。此外，這樣的金屬量最好不超過鉛重量的30wt.%。甚至在這樣情況下，釬料的含鉛量不小于釬料總量的15wt.%，最好是不小于30wt.%。這些金屬可以以兩種或多種相結合的方式加以使用。鉛可由以下一組金屬中的多于一種的金屬來部分代替，它們是鎘，鉍，銦，鋅，銅和鎵。這些替代物的總量通常不超過含鉛量的70wt.%，最好是為釬料總重量的0.1-22wt.%。鎘，鉍或銦被用來降低釬料的熔點。然而，應當注意到，鎘是有毒的而鉍將使釬料變脆，以及鎵和銦是昂貴的。因此，希望所用的這些材料被限定在盡可能小量的范圍內。使用這些材料的有效量范圍是鎘為5-22wt.%，鉍占5-22wt.%，而銦占0.1-22wt.%。鋅和銅對改進材料的強度是有效的。鋅也可用作防腐的目的。當大量使用鋅和銅兩者時，將會提高釬料的熔點。因此，這些金屬的量最好限定在不超過22wt.%。使用這些金屬的有效量范圍是0.1-10wt.%，最好是0.1-5wt.%。鎵用作防止氧化的目的。然而，由于鎵易于氧化，使用大量的鎵將導致不良的釬焊。因此，所用鎵的最佳量是從0.001-1wt.%，更好的是從0.001-0.5wt.%。在本專利技術中，所用銀的量是從0.1-5wt.%，它的目的是增加釬料自身的材料強度。如果銀量小于0.1wt.%，則銀不能實現這一目的。如果銀量大于5wt.%，將會產生非熔化的金屬間化合物，這樣會嚴重地影響到釬料的流動和釬焊特性，于是使這種釬料不適用于精密釬焊。所用銀量的最佳范圍是從0.3到4wt.%，更好地是從0.5-3wt.%。在本專利技術中，銻是增加釬料材料強度的重要元素。如果銻量小于0.1wt.%的話，將不能獲得加銻的任何有效作用。如果銻量大于10wt.%，將產生非熔化的金屬間化合物，它將使得釬料不適于精密釬焊。所用銻量的較佳范圍是從0.2-7wt.%，最好是從0.3-3wt.%。銻部分可被從以下一組金屬中選出的多于一種的金屬部分地替代，它們是鋁，金，鎂，鈰，鉑，鈀，鈷，鉻，錳，鋯，鍺，鎳以及碲。這些替代物的含量一般不大于含銻量的70wt.%，最好是占釬料總重量的0.001-3wt.%。然而，應當注意到，這些添加金屬的量不應大于30wt.%，更好的是不大于銻的10wt.%。這些替代金屬的量最好不大于釬料總重量的3wt.%。所用的這些金屬的有效量不小于釬料重量的0.001wt.%。甚至在這種情況下，銻量最好不少于釬料量的0.1wt.%，更好地是不少于釬料量的0.2wt.%。上述列舉的金屬可以以兩種或多種相結合的方式使用。鋁可用來防止氧化。然而，由于鋁易于氧化，大量的使用鋁將導致不良的釬焊。因此，適用的鋁量范圍從0.001-1wt.%，最好是從0.001-0.5wt.%。鉑，鈀，鈷，鉻，錳，鎳，碲，鋯或鍺可用于加強沉淀和顆粒精細。為了避免形成非溶的金屬間化合物，所用的這些金屬的有效量范圍是從0.001-1wt.%，最好是從0.001-0.5wt.%。在本專利技術中，磷用作改進錫-鉛合金釬料的熱疲勞特性，特別是含有銀和銻的錫-鉛合金釬料的熱疲勞特性。磷量占釬料總重量的0.0005-0.3wt.%，較佳的是0.0005-0.1wt.%，更好的是0.001-0.05wt.%。如果磷量小于0.0005wt.%，它將是無益的。如果磷量大于0.1wt.%，它將不再改進熱疲勞特性。如果磷量超過0.3wt.%，銀與磷的反應產品會引起可釬焊性以及其它性能的下降。錫構成錫-鉛合金釬料組合物的余量并且它一般所用量范圍為10-85wt.%。這個量值與傳統錫-鉛合金釬料中錫含量是相同的。錫量小于10wt.%或高于85wt.%時，將提高釬料的熔點，從而釬料成為不適用于釬焊電子材料。此外，高熔溫度引起可觀的氧化。將錫量降到下限之下會導致相應地增加釬料組合物中的鉛量，這樣將降低釬料的材料強度和加速α焊層的形成。鉛量的增加有效地控制了高溫時錫-銅焊層的產生，這些配料的混合比應當按照釬料被應用的目的以及所用釬料的情況來選定。錫量的增加將導致成本的增加并降低加銀的效果。配入磷的釬料呈現出改進的釬料可切割性和改進的可釬焊性。本專利技術也涉及一種乳狀釬料，它含有上述釬料粉末的粉末。本專利技術的乳狀釬料除了釬料粉外，還包含焊劑組合物，比如樹脂，活化劑，粘度控制劑以及溶劑。最好是，釬料粉末的平均粒子尺寸為5-100μm，更好地是15-50μm。釬料粉末可為任何形狀比如基本上為完整的球形，扁平塊形，針狀，不規則形狀等，以及適于按照乳狀釬料所需的性能，如攪溶性或防下垂性的任何形狀來加以選擇。乳狀釬料中釬料粉末的含量為乳狀釬料總重量的80-95wt.%，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種錫－鉛合金釬料，主要含有 １５－８０ｗｔ. ％鉛， ０. １－５ｗｔ. ％銀， ０. １－１０ｗｔ. ％銻， ０. ０００５－０. ３ｗｔ. ％磷以及剩余部分為錫。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：川島泰司，松生昭彥，志水薰，小倉利明，長嶋貴志，目黑赳，茶木英雄，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，株式會社日本源間，
類型：發明
國別省市：JP[日本]