钎料制造技术

所提供的锡－铅合金钎料在易于产生疲劳裂缝的情况下具有高的连接强度。该锡－铅合金钎料含有１５－８０ｗｔ. ％铅，０. １－５ｗｔ. ％银，０. １－１０ｗｔ. ％锑，和０. ０００５－０. ３ｗｔ. ％磷，其余量为锡。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锡-铅合金钎料。可在低温下熔化的锡-铅合金钎料长期作为钎焊用材料具有广泛的应用范围。改进的锡-铅合金钎料已被提出，即这种钎料主要由锡和铅以及加有第三种改进特性的金属配料组成。这样的锡-铅合金钎料在如下的专利申请中加以公开了，例如，日本专利公开号40-25885，45-2093，55-18505，57-39880，49-21028，以及49-23986，和日本专利申请公开号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。对于这些已有技术的公开文件中，日本专利公开号57-39880公开了一种其内加入磷的锡-铅合金钎料，但其中没有指教如何使用磷。日本专利公开号57-39880公开了一种含有镉的锡-铅合金纤料，它适于用在其上形成金和/或银薄膜的钎焊电子元件上。加镉可增加熔化钎料的表面氧化作用，降低钎料的可湿性，以及钎料的可分布性。据说磷将防止熔化钎料的表面氧化，改进钎料的吸湿度以及防止任何如在钎料熔化固结时由氧化所引起缺陷，从而防止任何降低机械强度的现象。最近，随着在高密度装配实践中的良好的进展，就像在表面装配中那样，要求钎焊要满足如钎料容易加热和加压的条件。在这样的情形下，传统的锡-铅合金型的钎料常被发现不足以提供所需的焊接强度。特别是，对于钎焊自动印刷板和加热元件包装板来说，要求钎料在可能导致疲劳裂缝的条件下能够呈现非常可靠的性能。本专利技术提供了一种锡-铅合金钎料，它基本上由占重量15-80wt.%的铅，0.1-5wt.%的银，0.1-10wt.%的锑和0.0005-0.3wt.%的磷，余量的锡所组成。在本专利技术中，将磷与银和锑相结合的使用对于改进钎焊部件的疲劳特性，特别是热疲劳特性是非常有效的。附图说明图1用图示的方式示出了装配就位的用于热疲劳特性试验的试样。按照本专利技术，锡-铅合金钎料包括占钎料总重量的15-80wt.%，特别是30-60wt.%的铅。如果铅含量太高或太低的话，这种钎料不适于用作钎焊电子材料，这是由于这样的铅含量会引起所不能接受的熔点升高现象。铅含量可从下面一组中所选定的一种金属部分代替，它们是镉，铋，铟，锌，铜，和镓。当金属为镉，铋和铟时，这些金属的量占钎料总重量的0.1-22wt.%，最好是5-22wt.%。此外，这样的金属量最好不超过铅重量的30wt.%。甚至在这样情况下，钎料的含铅量不小于钎料总量的15wt.%，最好是不小于30wt.%。这些金属可以以两种或多种相结合的方式加以使用。铅可由以下一组金属中的多于一种的金属来部分代替，它们是镉，铋，铟，锌，铜和镓。这些替代物的总量通常不超过含铅量的70wt.%，最好是为钎料总重量的0.1-22wt.%。镉，铋或铟被用来降低钎料的熔点。然而，应当注意到，镉是有毒的而铋将使钎料变脆，以及镓和铟是昂贵的。因此，希望所用的这些材料被限定在尽可能小量的范围内。使用这些材料的有效量范围是镉为5-22wt.%，铋占5-22wt.%，而铟占0.1-22wt.%。锌和铜对改进材料的强度是有效的。锌也可用作防腐的目的。当大量使用锌和铜两者时，将会提高钎料的熔点。因此，这些金属的量最好限定在不超过22wt.%。使用这些金属的有效量范围是0.1-10wt.%，最好是0.1-5wt.%。镓用作防止氧化的目的。然而，由于镓易于氧化，使用大量的镓将导致不良的钎焊。因此，所用镓的最佳量是从0.001-1wt.%，更好的是从0.001-0.5wt.%。在本专利技术中，所用银的量是从0.1-5wt.%，它的目的是增加钎料自身的材料强度。如果银量小于0.1wt.%，则银不能实现这一目的。如果银量大于5wt.%，将会产生非熔化的金属间化合物，这样会严重地影响到钎料的流动和钎焊特性，于是使这种钎料不适用于精密钎焊。所用银量的最佳范围是从0.3到4wt.%，更好地是从0.5-3wt.%。在本专利技术中，锑是增加钎料材料强度的重要元素。如果锑量小于0.1wt.%的话，将不能获得加锑的任何有效作用。如果锑量大于10wt.%，将产生非熔化的金属间化合物，它将使得钎料不适于精密钎焊。所用锑量的较佳范围是从0.2-7wt.%，最好是从0.3-3wt.%。锑部分可被从以下一组金属中选出的多于一种的金属部分地替代，它们是铝，金，镁，铈，铂，钯，钴，铬，锰，锆，锗，镍以及碲。这些替代物的含量一般不大于含锑量的70wt.%，最好是占钎料总重量的0.001-3wt.%。然而，应当注意到，这些添加金属的量不应大于30wt.%，更好的是不大于锑的10wt.%。这些替代金属的量最好不大于钎料总重量的3wt.%。所用的这些金属的有效量不小于钎料重量的0.001wt.%。甚至在这种情况下，锑量最好不少于钎料量的0.1wt.%，更好地是不少于钎料量的0.2wt.%。上述列举的金属可以以两种或多种相结合的方式使用。铝可用来防止氧化。然而，由于铝易于氧化，大量的使用铝将导致不良的钎焊。因此，适用的铝量范围从0.001-1wt.%，最好是从0.001-0.5wt.%。铂，钯，钴，铬，锰，镍，碲，锆或锗可用于加强沉淀和颗粒精细。为了避免形成非溶的金属间化合物，所用的这些金属的有效量范围是从0.001-1wt.%，最好是从0.001-0.5wt.%。在本专利技术中，磷用作改进锡-铅合金钎料的热疲劳特性，特别是含有银和锑的锡-铅合金钎料的热疲劳特性。磷量占钎料总重量的0.0005-0.3wt.%，较佳的是0.0005-0.1wt.%，更好的是0.001-0.05wt.%。如果磷量小于0.0005wt.%，它将是无益的。如果磷量大于0.1wt.%，它将不再改进热疲劳特性。如果磷量超过0.3wt.%，银与磷的反应产品会引起可钎焊性以及其它性能的下降。锡构成锡-铅合金钎料组合物的余量并且它一般所用量范围为10-85wt.%。这个量值与传统锡-铅合金钎料中锡含量是相同的。锡量小于10wt.%或高于85wt.%时，将提高钎料的熔点，从而钎料成为不适用于钎焊电子材料。此外，高熔温度引起可观的氧化。将锡量降到下限之下会导致相应地增加钎料组合物中的铅量，这样将降低钎料的材料强度和加速α焊层的形成。铅量的增加有效地控制了高温时锡-铜焊层的产生，这些配料的混合比应当按照钎料被应用的目的以及所用钎料的情况来选定。锡量的增加将导致成本的增加并降低加银的效果。配入磷的钎料呈现出改进的钎料可切割性和改进的可钎焊性。本专利技术也涉及一种乳状钎料，它含有上述钎料粉末的粉末。本专利技术的乳状钎料除了钎料粉外，还包含焊剂组合物，比如树脂，活化剂，粘度控制剂以及溶剂。最好是，钎料粉末的平均粒子尺寸为5-100μm，更好地是15-50μm。钎料粉末可为任何形状比如基本上为完整的球形，扁平块形，针状，不规则形状等，以及适于按照乳状钎料所需的性能，如搅溶性或防下垂性的任何形状来加以选择。乳状钎料中钎料粉末的含量为乳状钎料总重量的80-95wt.%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡－铅合金钎料，主要含有 １５－８０ｗｔ. ％铅， ０. １－５ｗｔ. ％银， ０. １－１０ｗｔ. ％锑， ０. ０００５－０. ３ｗｔ. ％磷以及剩余部分为锡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川岛泰司，松生昭彦，志水薰，小仓利明，长嶋贵志，目黑赳，茶木英雄，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，株式会社日本源间，
类型：发明
国别省市：JP[日本]