[发明专利]无铅焊锡合金

说明书

技术领域

本发明涉及不含铅(以下，称作无铅焊锡合金)的焊锡合金，尤其涉及通过包含铍(Be)或硼(B)而不产生晶须(whiskers)的无铅焊锡合金。

背景技术

焊接是通过利用具熔点为450℃或略小的焊锡将两个或多个元件接合到一起的技术。在焊接中，仅熔化焊锡，而不熔化基本材料(base material)。

在焊接中使用的传统焊锡是铅(Pb)和锡(Sn)的合金。这些Pb-Sn焊锡大多数包括63％重量(63％by weight)的锡并具有锡和Pb的共晶成分及183℃的熔点，其不热破坏电子部分(electronic parts)。此外，Pb-Sn焊锡具有对于球栅阵列(ball grid arrays，BGA)电极或印刷电路板(PCB)基板的优异可湿性能(wetability)，所以减少焊接故障数量。

然而，已停止利用这些Pb-Sn焊锡的电子仪器，在这些焊锡中包括的Pb会污染环境。由于在Pb的使用上加强限制，所以越来越难使用Pb-Sn焊锡。

所以，最近使用不含铅的无铅焊锡。通过在Sn-Ag基材、Sn-Cu基材、Sn-Bi基材、Sn-Zn基材或各上述材料的合金中添加Ag、Cu、Zn、In、Ni、Cr、Fe、Co、Ge、P或Ga而获得的化合物是无铅焊锡合金的主要代表。

在无铅焊锡中，通过将Cu添加入Sn-Ag基材而获得的Sn-3Ag-0.5Cu化合物焊锡性较好、焊点强度较大、抗疲劳性较高，所以最近用于很多电子仪器的焊接中。Sn-3Ag-0.5Cu化合物也可作为用于形成BGA的凸块(bumps)和球(balls)的焊锡合金。

然而，当长时间使用Sn-Ag-Cu基无铅合金作为焊锡时，晶须会倾向形成在焊锡的表面上。当焊锡与不同材料接合且其成分相互扩散时，晶须是指从焊锡的表面生长的晶体。这些晶须对热和潮湿敏感。在这些晶须形成于焊锡合金的表面上时，电路内会发生短路。因此，减小BGA封装和倒装芯片(flip-chip)封装的耐用性(durability)。

发明内容

本发明提供了一种不含铅(Pb)并能防止产生晶须的无铅焊锡合金。

根据本发明的一方面，提供一种无铅焊锡合金，其包括作为第一成分的锡(Sn)及作为第二成分的硼(B)或铍(Be)中之一。

无铅焊锡合金的第二成分是0.001％至0.4％重量的Be，无铅焊锡合金的其余成分包括所述第一成分及不可避免的杂质(inevitable impurities)。

无铅焊锡合金的第二成分是0.003％至0.5％重量的B，无铅焊锡合金的其余成分包括第一成分及不可避免的杂质。

无铅焊锡合金还包括铜(Cu)作为第三成分。

第三成分占0.1％至5.0％重量。

无铅焊锡合金的第二成分是0.001％至0.4％重量的Be，无铅焊锡合金的其余成分包括第一成分、第三成分以及不可避免的杂质。

无铅焊锡合金的第二成分是0.003％至0.5％重量的B，无铅焊锡合金的其余成分包括第一成分、第三成分及不可避免的杂质。

无铅焊锡合金还包括银(Ag)作为第四成分。

无铅焊锡合金的第二成分是0.001％至0.4％重量的Be，无铅焊锡合金的其余成分包括第一、第四成分及不可避免的杂质的组和第一、第三、第四成分及不可避免的杂质的组其中之一。

无铅焊锡合金的第二成分是0.003％至0.5％重量的B，无铅焊锡合金的其余成分包括第一、第四成分及不可避免的杂质的组和第一、第三、第四成分及不可避免的杂质的组其中之一。

根据上述本发明，可提供能够防止产生晶须的无铅焊锡合金。

附图说明

图1A至图1D分别是根据第一实验刚刚制备的样品表面、经受热冲击测试的样品表面、经受热静水测试的样品表面及处于常温下无干扰的样品表面的扫描式电子显微镜(SEM)图片。

图2A至图2D分别是在与第一实验条件相同的条件下，根据第二实验刚刚制备的样品表面、经受热冲击测试的样品表面、经受热静水测试的样品表面及处于常温下无干扰的样品表面的扫描式电子显微镜(SEM)图片。

图3A至图3D分别是在与第一实验条件相同的条件下，根据第三实验刚刚制备的样品表面、经受热冲击测试的样品表面、经受热静水测试的样品表面及处于常温下无干扰的样品表面的扫描式电子显微镜(SEM)图片。