含有锌作为主要组分和铝作为合金金属的无铅共晶钎料合金制造技术

技术编号:14880536 阅读:263 留言:0更新日期:2017-03-24 03:16
含有锌(Zn)作为主要组分和铝(Al)作为合金金属的无铅钎料合金,其中所述钎料合金为具有在320至390℃范围内的单一熔点的共晶体(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及含有锌(Zn)作为主要组分和铝(Al)作为合金金属的无铅共晶钎料合金。本专利技术还涉及该无铅共晶钎料合金的用途。由环境和健康考虑驱动的立法仍在推动含铅钎料合金被无铅替代物替换。然而,替代钎料合金的熔化温度,或者更精确的,其固相线温度必须足够高,尤其是对于完成的钎焊接头(solderjoint)根据情况在后续工艺步骤中和/或在现场条件下经历高温的应用,例如,在芯片粘接(die-attach)应用中,要求钎料合金的熔化温度在280℃至400℃的范围内。US2013/0045131A1公开了无铅锌基钎料组合物,其包含82-96wt%(重量%)的锌,3-15wt%的铝,0.5-1.5wt%的镁和0.5-1.5wt%的镓。JP2000208533A公开了无铅锌基芯片焊接(die-bonding)合金,其包含2-9wt%的铝,0.01-0.5wt%的镁,2-9wt%的锗和余量的锌以及不可避免的杂质。US2012/0313230A1要求保护多种无铅锌基钎料合金,其中一个具有8-20wt%的铝,0.5-20wt%的镁和0.5-20wt%的镓,另一个具有1-30wt%的铝,0.5-20wt%的镁和0.5-6.5wt%的锡,且另一个具有1-30wt%的铝,0.5-20wt%的锗和0.5-20wt%的镓,每种情况下,合金的剩余部分包含锌。JP2012228729A公开了无铅锌基钎料合金,其包含0.01-9.0wt%的铝,锗、镁、银和磷中的至少一种,范围是0.01-8.0wt%的锗,0.01-5.0wt%的镁,0.1-4.0wt%的银,和最多0.5wt%的磷和余量的锌和不可避免的杂质。JP11207487A公开了无铅锌基钎料合金,其由1-7wt%的铝,0.5-6wt%的镁,1-25wt%的锡和余量的锌和不可避免的杂质组成。US2013/0251587A1要求保护无铅锌基钎料合金,其由1.0-9.0wt%的铝,0.002-0.8wt%的磷,0.3-3wt%的锗和余量的锌和不可避免的杂质组成。期望发现改进的无铅钎料合金。本专利技术涉及含有锌(Zn)作为主要组分和铝(Al)作为合金金属的无铅共晶钎料合金。其共晶温度,由单一的熔点表示,在320至390℃范围内(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。本文所使用的缩写“DSC”表示差示扫描量热法。已经发现本专利技术的无铅共晶钎料合金可用作钎料金属或者用于钎料组合物中,尤其是用于电子和微电子领域。由含有或由本专利技术的无铅共晶钎料合金组成的钎料组合物制成的钎焊接头显示出惊人的改进的热特征、微观结构特征和可靠性。这些特征导致使用这些合金制成的产品的更好的性能。在第一实施方案中,本专利技术的无铅共晶钎料合金包含3.8-4.0wt%的铝(Al)和2.2-2.25wt%的镁(Mg)。在第一实施方案的第一替代选择中,无铅共晶钎料合金由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的350℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第一实施方案的第二替代选择中,无铅共晶钎料合金由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),5wt%的锡(Sn),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的339℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第一实施方案的第三替代选择中,无铅共晶钎料合金由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),6wt%的锡(Sn),2wt%的银(Ag),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的340℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第一实施方案的第四替代选择中,无铅共晶钎料合金由4.0wt%的铝(Al),2.25wt%的镁(Mg),5.85wt%的银(Ag),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的352℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第二实施方案中,无铅共晶钎料合金含有6.0wt%的铝(Al)和6.0-7.2wt%的锗(Ge)。在第二实施方案的第一替代选择中,无铅共晶钎料合金由6.0wt%的铝(Al),6.5wt%的锗(Ge),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的368℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第二实施方案的第二替代选择中,无铅共晶钎料合金由6.0wt%的铝(Al),7.2wt%的锗(Ge),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的361℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第二实施方案的第三替代选择中,无铅共晶钎料合金由6.0wt%的铝(Al),6.0wt%的锗(Ge),2.0wt%的铜(Cu),1.25wt%的锡(Sn),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种添加掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的358℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第三实施方案中,无铅共晶钎料合金由8.0wt%的铝(Al),2.4wt%的铜(Cu),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的389℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第四实施方案中,无铅共晶钎料合金由7.6wt%的铝(Al),2.0wt%的银(Ag),2.0wt%的铜(Cu),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的390℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第五实施方案中,无铅共晶钎料合金由3.8wt%的铝(Al),3.28wt%的镁(Mg),7wt%的锡(Sn),2.42wt%的银(Ag),总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。合金表现单一的341℃的熔点(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。在第六实施方案中,无铅共晶钎本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有锌(Zn)作为主要组分和铝(Al)作为合金金属的无铅钎料合金,其中所述钎料合金为具有在320至390℃范围内的单一熔点的共晶体(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 SG 10201401618Y;2014.05.28 SG 1020140271.含有锌(Zn)作为主要组分和铝(Al)作为合金金属的无铅钎料合金,其中所述钎料合金为具有在320至390℃范围内的单一熔点的共晶体(在5℃/分钟的加热速率下通过DSC测量)。2.如权利要求1所述的无铅钎料合金,其包含3.8-4.0wt%的铝(Al)和2.2-2.25wt%的镁(Mg)。3.如权利要求2所述的无铅钎料合金,其由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。4.如权利要求2所述的无铅钎料合金,其由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),5wt%的锡(Sn),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。5.如权利要求2所述的无铅钎料合金,其由3.8wt%的铝(Al),2.2wt%的镁(Mg),6wt%的锡(Sn),2wt%的银(Ag),总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。6.如权利要求2所述的无铅钎料合金,其由4.0wt%的铝(Al),2.25wt%的镁(Mg),5.85wt%的银(Ag)和总量为0-0.5wt%的选自锗(Ge)、磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。7.如权利要求1所述的无铅钎料合金,其包含6.0wt%的铝(Al)和6-7.2wt%的锗(Ge)。8.如权利要求7所述的无铅钎料合金,其由6.0wt%的铝(Al),6.5wt%的锗(Ge)和总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。9.如权利要求7所述的无铅钎料合金,其由6.0wt%的铝(Al),7.2wt%的锗(Ge)和总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。10.如权利要求7所述的无铅钎料合金,其由6.0wt%的铝(Al),6.0wt%的锗(Ge),2.0wt%的铜(Cu),1.25wt%的锡(Sn)和总量为0-0.5wt%的选自磷(P)、镍(Ni)、铋(Bi)、锑(Sb)和硅(Si)的一种或多种掺杂元素和作为剩余部分补足至100wt%的锌(Zn)组成。11.如权利要求1所述的无铅钎料合金,其由8.0wt%的铝(Al),2.4wt%的铜(Cu),总...

【专利技术属性】
技术研发人员:宾伟志J·A·M·巴奎兰I·雷诺索
申请(专利权)人:贺利氏材料新加坡私人有限公司
类型:发明
国别省市:新加坡;SG

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