无铅焊料组合物制造技术

本发明专利技术提供一种无铅焊料组合物和包括其的合金、电子部件以及车辆，该无铅焊料组合物相对于其总重量的100wt％包括：0.3wt％到3.0wt％的银(Ag)、0.5wt％到3.0wt％的锑(Sb)、0.3wt％到3.0wt％的铟(In)和作为剩余部分的锡(Sn)。

Lead-free solder composition

The invention provides a lead-free solder composition and includes its alloys, electronic components and vehicles. The 100 wt% of the lead-free solder composition relative to its total weight includes: 0.3wt% to 3.0wt% silver (Ag), 0.5wt% to 3.0wt% antimony (Sb), 0.3wt% to 3.0wt% indium (In) and tin (Sn) as the remaining part.

【技术实现步骤摘要】
无铅焊料组合物相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月17日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0104273号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种高强度无铅焊料组合物。更具体地，本专利技术涉及一种包括具有锡(Sn)-银(Ag)-锑(Sb)-铟(In)的四元素基材料的高强度无铅焊料组合物。
技术介绍
过去，铅主要用作焊接材料，但最近由于环境规定，禁止在电子产品中使用铅，并且严禁在车辆中使用铅。因此，常规的铅基焊料材料被各种金属合金代替。然而，无铅焊料材料比常规的铅基合金具有更低的强度和耐腐蚀性，并且容易在其中引起离子迁移现象。Sn-Ag-Cu基组合物、Sn-Bi基组合物、Sn-Ag基组合物和Sn-Zn-Bi基组合物根据其应用范围和目的用作典型的无铅焊料组合物，并且特别地，Sn-Ag-Cu基组合物用于最广泛的应用范围和目的。将Sn-Ag-Cu基无铅焊料组合物应用于一般电子产品，并将其他元素添加到用于车辆的Sn-Ag-Cu基无铅焊料组合物和相当于车辆的需要高可靠性，即优异的热疲劳特性的产品。在用Sn-Ag-Cu基无铅焊料组合物进行焊接后，当温度极其反复地改变时，由于基材的热膨胀系数的差异引起的应力造成在焊接部产生裂纹。当产生裂纹时，接合强度降低，因此产品的可靠性可能降低。在本
技术介绍
部分中公开的以上信息仅用于增强对本专利技术背景的理解，并且因此其可能包括不形成本领域普通技术人员在本国内已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术致力于提供一种具有优异的润湿性、可加工性和热疲劳特性的无铅焊料组合物。另外，本专利技术致力于提供一种对人体无害且对环境友好的无铅焊料组合物。此外，本专利技术致力于提供一种可应用于电子产品和车辆的无铅焊料组合物。本专利技术的示例性实施例提供一种无铅焊料组合物，其相对于无铅焊料组合物的总重量的100wt％包括：0.3wt％到3.0wt％的银(Ag)、0.5wt％到3.0wt％的锑(Sb)、0.3wt％到3.0wt％的铟(In)以及作为剩余部分的锡(Sn)。无铅焊料组合物还可以包括钪(Sc)、镍(Ni)、铬(Cr)和钴(Co)中的至少一种。可以附加地包括0.001wt％到0.5wt％的钪(Sc)。可以附加地包括0.001wt％到0.05wt％的镍(Ni)。可以附加地包括0.001wt％到0.05wt％的铬(Cr)。可以附加地包括0.001wt％到0.05wt％的钴(Co)。银(Ag)可以为0.5wt％到2.0wt％。银(Ag)可以为1.0wt％到1.5wt％。锑(Sb)可以为0.7wt％到2.5wt％。锑(Sb)可以为0.7wt％到2.5wt％。铟(In)可以为0.4wt％到1.5wt％。铟(In)可以为0.4wt％到1.5wt％。当利用ASTMA370标准评价拉伸强度时，无铅焊料组合物可以具有55MPa或以上的拉伸强度。在重复其中一个循环为125℃/30分钟到-40℃/30分钟的热疲劳测试的2000个循环后，在焊接无铅焊料组合物后的金属间化合物层的厚度增加率可以为40％或以下。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料合金可以利用上述无铅焊料组合物来制造。根据本专利技术的示例性实施例的电子部件可以包括上述无铅焊料合金。根据本专利技术的示例性实施例的车辆可以包括上述无铅焊料合金。根据本专利技术的示例性实施例，能够提供具有优异的润湿性、可加工性和热疲劳特性的无铅焊料组合物。同时还能够降低银(Ag)含量。另外，根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物可以作为焊料合金应用于车辆、电子产品，并且特别地，应用于微电子器件。具体实施方式本专利技术的优点和特征及其实现方法将从在下文中参考附图描述的示例性实施例中显而易见。然而，本专利技术不限于在下文中描述的示例性实施例，并且可以体现为许多不同的形式。提供以下示例性实施例以使本专利技术完整并且允许本领域技术人员清楚地理解本专利技术的范围，并且本专利技术仅由所附权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成元素。在一些示例性实施例中，将省略对公知技术的详细描述，以防止本专利技术被不明确地解释。除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。另外，在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“囊括”的变体将被理解为暗示包括所述元素，而不排除任何其他元素。此外，如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚地指示。在本专利技术的示例性实施例中，重量百分比(wt％)表示为对应组合物的重量与总组合物的重量的百分比。此外，在本专利技术的示例性实施例中，包括附加元素意味着通过附加量的附加元素代替剩余的锡(Sn)。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物是不含铅(Pb)的环保且无毒的焊料组合物。根据本专利技术的示例性实施例，通过使用锡(Sn)-银(Ag)-锑(Sb)-铟(In)的四元素基材料，在热疲劳(热冲击或热循环)测试中确保优异的热疲劳特性。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物是在考虑到焊接期间的润湿性和可加工性以及用于热疲劳(热冲击或热循环)测试的可靠性的情况下而设计的，并且与常规的无铅焊料组合物相比具有优异的质量。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物包含银(Ag)、锑(Sb)、铟(In)和锡(Sn)。在下文中，对各成分进行详细描述。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物包括基于其总重量为0.3wt％到3.0wt％的银(Ag)。具体而言，无铅焊料组合物可以包括0.5wt％到2.0wt％的银(Ag)，并且更具体而言，其可以包括1.0wt％到1.5wt％的银(Ag)。在上述范围内焊接期间产生的具有致密针状结构的Sn-Ag的金属间化合物增加焊料合金的强度。另外，提高伸长率以增强热疲劳特性和抗跌落性(droppingresistance)。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物包括基于其总重量为0.5wt％到3.0wt％的锑(Sb)。具体而言，无铅焊料组合物可以包括0.7wt％到2.5wt％的锑(Sb)，并且更具体而言，其可以包括1.5wt％到2.0wt％的锑(Sb)。当包括在上述范围内时，能够通过在热疲劳(热冲击或热循环)测试期间具有对剪切应力的抗性并降低裂纹开始速度和膨胀范围来确保热疲劳特性，并且根据均匀扩散锑(Sb)材料来使其最大化。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物包括基于其总重量为0.3wt％到3.0wt％的铟(In)。具体而言，无铅焊料组合物可以包括0.4wt％到1.5wt％的铟(In)，并且更具体而言，其可以包括0.5wt％到1.0wt％的铟。当包括在上述范围内时，能够控制熔点，以确保优异的接合强度和润湿性，并且通过吸收热疲劳来保持强度。在根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物中，包括作为剩余部分的锡(Sn)以满足其总重量的100wt％。锡(Sn)不具有自身毒性并且与其他金属具有优异的溶解性，从而允许容易地制造各种合金。根据本专利技术的示例性实施例的无铅焊料组合物可以附加地包括钪(Sc)、镍(Ni)、铬(Cr)和钴(Co)中的至少一种。当附加地包括钪(Sc)时，可以包括基于无铅焊料组合物的总重量的0.001wt％到0.5wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无铅焊料组合物，相对于所述无铅焊料组合物的总重量的100wt％，包括：0.3wt％到3.0wt％的银(Ag)，0.5wt％到3.0wt％的锑(Sb)，0.3wt％到3.0wt％的铟(In)，和作为剩余部分的锡(Sn)。

【技术特征摘要】
2017.08.17 KR 10-2017-01042731.一种无铅焊料组合物，相对于所述无铅焊料组合物的总重量的100wt％，包括：0.3wt％到3.0wt％的银(Ag)，0.5wt％到3.0wt％的锑(Sb)，0.3wt％到3.0wt％的铟(In)，和作为剩余部分的锡(Sn)。2.根据权利要求1所述的无铅焊料组合物，还包括：钪(Sc)、镍(Ni)、铬(Cr)和钴(Co)中的至少一种。3.根据权利要求2所述的无铅焊料组合物，其中，附加地包括0.001wt％到0.5wt％的钪(Sc)。4.根据权利要求2所述的无铅焊料组合物，其中，附加地包括0.001wt％到0.05wt％的镍(Ni)。5.根据权利要求2所述的无铅焊料组合物，其中，附加地包括0.001wt％到0.05wt％的铬(Cr)。6.根据权利要求2所述的无铅焊料组合物，其中，附加地包括0.001wt％到0.05wt％的钴(Co)。7.根据权利要求1所述的无铅焊料组合物，其中，所述银(Ag)为0.5wt％到2.0wt％。8.根据权利要求1所述的无铅焊料组合物，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金智正，郑铉采，朴宅熙，李柱东，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，喜星素材株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR