[发明专利]焊接用的无铅合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接用的无铅合金，并且更具体而言，涉及一种无铅合金，其通过由使用不含有Pb的合金进行焊接而防止由于Pb中毒造成的损害。

背景技术

通常，由于金属是通过熔化焊料而结合的，使用比将要结合的金属熔低点的金属。更具体而言，将铅主要分成：在比铅的熔点(327℃)低的温度下熔化的软焊料，和熔点高于450℃的硬焊料。软焊料的主要成分是铅和锡，并且根据含量，获得了不同的拉伸强度和剪切强度。另一方面，硬焊料被形成为粉末、带和线，并且被分成：含有铜、锌和铅作为主要成分的黄铜焊料，和由于加入了银而改善了流动性的银焊料。

通常，当由于不正常工作而将电子器件报废时，将它们剪切，然后，作为工业废物掩埋在土壤中。但是，近来，掩埋的废物产生问题。即，由于使用大量的化石燃料，在空气中产生大量的硫氧化物或氮氧化物，因此，雨渗透入酸性状态的气氛，从而降下酸雨。这种酸雨渗入土壤中，并且渗入的雨使有害的金属如铅等从掩埋在土壤中的电子部件中涌出。因此，地下水受到污染，并且如果人长期饮用该污染的水，容易铅中毒。此外，在现有技术中，还存在这样的问题，即，如果工人在焊接工作的情况下暴露于由于焊料的熔化而产生的气体中，铅通过呼吸器官而积累在人体中，因此，铅中毒对人类具有大的危害。

发明内容

[技术问题]

迄今，已经开发出的无铅焊料含有作为主要成分的锡，并且包括Cu、Ag、Bi、Zn、Ni和P。无铅焊料的典型成分是：0.7重量％的Sn-Cu、3.5重量％的Sn-Ag、58重量％的Sn-Bi、3.0重量％的Sn-Ag，0.5重量％的Cu。除了这些合金以外，根据目的，可以加入其它的金属。

由上述合金形成的无铅焊料存在问题。例如，由于Zn是容易氧化的金属，Sn-Zn体系如9重量％的Sn-Zn的焊料容易形成厚的氧化层，并且当在大气中焊接时可湿性差。此外，Sn-Bi体系如58重量％的Sn-Bi的焊料显示出非常弱的机械强度，并且降低了焊接部分的可靠性。

现在，作为无铅焊料最实用的种类，可以列举Sn-Cu体系如0.7重量％的Sn-Cu，3.5重量％的Sn-Ag的Sn-Ag体系，和其中将Cu加入至Sn-Ag体系中的Sn-Ag-Cu体系。

但是，Sn-Cu体系如0.7重量％的Sn-Cu非常便宜，但可湿性在焊接的情况下不太好。另一方面，3.5重量％的Sn-Ag的Sn-Ag体系和其中将Cu加入至Sn-Ag体系中的Sn-Ag-Cu体系具有良好的可湿性，但是由于含有非常昂贵的Ag而使总成本增加。如果将银的含量减少以降低成本，则可湿性和合金硬度下降。除它们之外，由于与软焊料如37重量％的Sn-Pb的合金相比，熔点提高了50～100℃，应当改变结合设备和方法，并且在使用常规PCB时，应当再次检查耐热限制。

[有效效果]

在不使用铅的情况下，获得了比常规焊料更加改善的机械特性和焊料强度，并且降低了浮渣量。此外，由于在合金中不含有Pb，可以使在焊接的情况下产生的气体对人体的影响最小化。

[最佳方式]

公开本发明以解决上述问题，并且可以通过使用无铅焊料来进行焊接。其特征在于，防止了由于铅产生的损害。无铅合金的固有特性根据少量加入的化学元素和含量而改变。

因此，本发明含有作为主要成分的Sn，并且加入作为添加金属的Ag、Cu、P和Ga，以通过改善工作条件和硬度而提高机械特性，并且在制造无铅焊料时使浮渣量最少化。

具体实施方式

[发明方式]

本发明的焊接用的无铅合金由0.2～2.5重量％的Ag，0.1～2.0重量％的Cu，0.001～0.5重量％的P，0.001～0.5重量％的Ga，以及剩余重量％的Sn组成。

锡(Sn)本身具有无毒的性质，并且是焊料材料的基本金属，其提供与结合母金属的可湿性。