无铅混合合金焊膏制造技术

一种混合合金焊膏，包括：　　　　第一合金的粒子，其液线温度与固线温度相差不超过２０℃；　　　　第二合金的粒子，其液线温度与固线温度相差不超过２０℃；和　　　　焊剂，其中第一和第二合金的粒子与焊剂混合，并且第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过１５℃。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种无铅的混合合金焊膏，以及一种制备和使用这种焊膏的方法。更具体的说，该混合合金是至少两种类型的具有能在焊接过程中减少或消除墓碑效应(tombstoning effects)的液线温度的合金粒子的组合物。
技术介绍
由于电子工业被迫从消费者的产品消除铅，对于制造新的对环境友好的焊膏有越来越多的要求。新的无铅焊料随着这种新要求而产生。公开号为US 2002/0040624 A1的美国专利披露了一种由无铅焊料合金粉末和焊剂组成的焊膏。该焊料合金粉末是10-30vol％的第一粉末和70-90vol％的第二粉末的混合物，其中第一粉末是基本上由10-45wt％的Bi和余量的Sn组成的Sn-Bi合金，第二粉末是基本上由9-15wt％的Zn和余量的Sn组成的Sn-Zn合金。该混合物形成一种合金，该合金熔融时的组成主要包括7-11wt％的Zn、1-5wt％的Bi和余量的Sn。美国专利6,360,939 B1披露了一种制造电子工业中的无铅焊膏的方法，该焊膏具有一基本焊料粉末和一在焊接过程中不熔化的添加金属粉末成分。基本焊料粉末与常规焊膏中使用的相同。添加粉末的熔点比基本焊料粉末的熔点要高很多。基本焊料粉末包括80-99％的Sn和1-20％的Ag。添加粉末金属选自包括Sn、Ni、Cu、Ag和Bi及其混合物的金属组。伴随着焊接的一个问题是墓碑效应。墓碑效应通常定义为在软熔期间电子元件位移到有些竖直的位置。换句话说，墓碑效应是当电子元件被焊接到一基板上时，电子元件的一端位移到一向上的位置。在无铅焊接中特别关心的问题是无铅材料具有特别高的结合力(润湿力)，从而会促进墓碑效应。因此，找到一种能显著减少或消除墓碑效应的无铅焊接材料是非常有利的。
技术实现思路
本专利技术的焊膏是一种均匀的焊接材料，能够在软熔期间显著减少或消除不希望发生的墓碑效应。在一个实施例中，本专利技术制造了一种混合合金焊膏，焊膏包括第一合金的粒子和第二合金的粒子，其中第一合金的液线温度与固线温度相差不超过20℃，第二合金的液线温度与固线温度相差不超过20℃。焊膏也包括焊剂。优选地，第一和第二合金的粒子与焊剂混合，并且第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过15℃。在本专利技术的一实施例中，第一合金的粒子的液线温度与固线温度相差不超过15℃，第二合金的粒子的液线温度与固线温度相差不超过15℃。优选地，第一合金的粒子的液线温度与固线温度相差不超过10℃，第二合金的粒子的液线温度与固线温度相差不超过10℃。更优选地，第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过10℃。更优选地，第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过5℃。在本专利技术的另一实施例中，第一合金包括Sn、Ag和至少一种添加金属。优选地，该至少一种添加金属选自包括Cu、Zn、Bi、Ni和In的组。更优选地，第二合金包括Sn和Ag。在进一步的实施例中，本专利技术涉及一种无铅的混合合金焊膏，焊膏包括第一合金Sn-Ag-Cu的粒子、第二合金Sn-Ag的粒子和焊剂。第一和第二合金的粒子与焊剂混合。在本专利技术的另一实施例中，第一合金包括2.3-4.3wt％的Ag和0.4-1.2wt％的Cu，余下的是Sn。优选地，第一合金包括2.5-4.1wt％的Ag和0.5-1.0wt％的Cu，余下的是Sn。在另一实施例中，第二合金包括2.0-5.0wt％的Ag，余下的是Sn。优选地，第二合金包括2.3-4.2wt％的Ag，余下的是Sn。本专利技术进一步包括的是一种制造焊膏的方法。在一实施例中，该方法包括提供第一合金的粒子，其中第一合金的液线温度与固线温度相差不超过20℃；提供第二合金的粒子，其中第二合金的液线温度与固线温度相差不超过20℃，并且第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过15℃；第一和第二合金的粒子与焊剂混合，形成焊膏。在一实施例中，焊膏中粒子的混合物的组成为至少50wt％的第一合金和不超过50wt％的第二合金。优选地，焊膏中粒子的混合物的组成为50-90wt％的第一合金和10-50wt％的第二合金。本专利技术进一步包括一种将电子元件焊接到一基板上的方法。在一实施例中，该方法包括将一无铅的混合合金焊膏施加到一基板上，无铅的混合合金焊膏包括第一合金Sn-Ag-Cu的粒子、第二合金Sn-Ag的粒子和焊剂，第一和第二合金的粒子与焊剂混合。一电子元件放置在无铅的混合合金焊膏上，电子元件、基板和焊膏被加热至第一合金和第二合金熔化并流动。然后，电子元件、基板以及熔化的第一合金和第二合金被冷却，以将电子元件固定到基板上。具体实施例方式本专利技术提供一种焊膏以及用该焊膏将焊膏、基板和电子元件焊接到一起的方法。本专利技术的焊膏是一种混合合金焊膏，其中的合金具有相类似的熔融性质。使用本专利技术的焊膏将电子元件焊接到基板上，焊接的产品将显示出很少的墓碑效应。换句话说，电子元件将会相对平坦地粘附在基板上，而不是被焊接到基板上的元件的一端相对于它相反的一端成一相当倾斜的角度。本专利技术的焊膏包括第一合金组合物的粒子和第二合金组合物的粒子。粒子与焊剂一起混合以形成焊膏。然后焊膏用于将电子元件焊接到基板上。理想地，焊膏中包含的第一合金的液线温度与固线温度相差不超过约20℃。一般地，液线温度是合金完全处于熔融状态时的最低温度。固线温度是合金完全处于固体或非熔融状态时的最高温度。优选地，液线温度与固线温度相差不超过约15℃；更优选地，液线温度与固线温度相差不超过约10℃。在本专利技术的一实施例中，第一合金包括Sn、Ag和至少一种添加金属。第一合金的液线温度不超过约225℃，优选不超过约222℃，最优选不超过约220℃。第一合金中的至少一种添加金属选自Cu、Zn、Bi、Ni和In。优选地，添加金属是Cu。在本专利技术的一实施例中，第一合金包括作为第三金属的Cu和第四金属，其中第四金属不会显著增加固线温度与液线温度之间的差异。优选地，第四金属选自Zn、Bi、Ni和In。更优选地，第四金属是Bi。当存在第四金属时，第四金属的浓度为基于合金的总重量的约0.1-5wt％。在本专利技术的一实施例中，第一合金包括约2.3-4.3wt％的Ag和约0.4-1.2wt％的Cu，余下的是Sn。优选地，第一合金包括约2.5-4.1wt％的Ag和约0.5-1.0wt％的Cu，余下的是Sn。理想的是第二合金具有与第一合金相类似的熔融性质。从这方面考虑，理想的是焊膏中包含的第二合金的液线温度与固线温度相差不超过约20℃。优选地，液线温度与固线温度相差不超过约15℃；更优选地，液线温度与固线温度相差不超过约10℃。在本专利技术的一实施例中，第二合金包括Sn和Ag。第一合金的液线温度不超过约225℃，优选不超过约222℃，最优选不超过约220℃。在本专利技术的一个方面，第二合金包括约2.0-5.0wt％的Ag，余下的是Sn。优选地，第二合金包括约2.3-4.2wt％的Ag，余下的是Sn。在本专利技术的另一方面，第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过15℃。优选地，第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过10℃。更优选地，第一合金的液线温度与第二合金的液线温度相差不超过5℃。本专利技术中使用的合金能够通过常规的方法制备。在一实施例中，合金是这样制备的在金属坩埚或陶瓷坩埚中混合适当配比的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦希德·卡齐姆·古达里，埃德温·布雷德利，布赖恩·法列洛，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：