[发明专利]无铅焊料组合物及使用它的印刷电路板与电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种无铅焊料组合物以及使用该无铅焊料组合物的印刷电路板（PCB）及电子器件，且更特别地，涉及一种不含对人体有危害的铅（Pb）的无铅焊料组合物和使用该无铅焊料组合物的PCB和电子器件，该焊料组合物包括添加有硅（Si）和钴（Co）的锡（Sn）、铜（Cu）和银（Ag）的三元组合物，添加到硅和钴中的锡、铜、银和镍的三级组合物，添加到硅和钴中的锡、铜、银、镍、锗（Ge）和磷（P）的六元组合物，或者添加有硅和钴的锡、铜、磷和铋（Bi）的四元组合物，以便在其中添加的硅的帮助下，通过不断防止氧化来改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的帮助下，防止了变色，而保持无铅焊料的典型焊接温度以及典型的润湿性，且防止了硅的过量添加引起的润湿性劣化，从而防止了可结合性的劣化、以及防止了氧化、防止了铜的腐蚀，并且在其中添加的少量钴的帮助下，显着提高了结合的断裂载荷量，帮助负荷增加关节骨折其中，与印刷电路板及电子器件使用无铅焊锡成分。

本发明还涉及一种在400℃以上温度使用的高温无铅焊料组合物以及使用该无铅焊料组合物的PCB及电子器件，且特别涉及一种高温无铅焊料的组合物和使用该高温无铅焊料组合物的PCB和电子器件，该组合物包括添加有的硅和钴的锡、铜二元组合物，添加有硅和钴的锡、铜、镍、磷四元组合物，以在其中添加的硅的帮助下，通过不断防止氧化来改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的帮助下，防止了变色，而保持无铅焊料的典型焊接温度以及典型的润湿性，且防止了硅的过量添加引起的润湿性劣化，从而防止了可结合性的劣化、以及防止了氧化、防止了铜的腐蚀，并且在其中添加的极少量钴的帮助下，显着提高了结合的断裂载荷量。

本发明还涉及一种用于稀释的无铅焊料组合物和使用该无铅焊料组合物的PCB与电子器件；且特别涉及一种用于稀释的无铅焊料组合物和使用该组合物的PCB与电子器件，该组合物包括添加有硅和钴的锡、镍、磷三元组合物，添加有硅和钴才锡、银二元组合物或添加有硅和钴的锡、银、磷三元组合物，以在其中添加的硅的帮助下，通过不断防止氧化来改善焊接的工作效率，在其中添加的少量硅的帮助下，防止了变色，在其中添加的极少量的钴的帮助下防止了硅的过量添加引起的润湿性劣化，从而防止了可结合性的劣化、通过将它们用作稀释剂改善了控制铜含量和焊接性能的性能。

背景技术

含铅合金从很早时候开始就已得到广泛使用。特别地，长时间以来，锡铅焊料已作为结合材料用于将部件设置在印刷电路板（PCB）上。焊接是一种使用焊料结合物质的技术，且一直用于将小型电子元件如半导体芯片和半导体电阻设置在印刷电路板上。使用这种焊料的结合技术被广泛用于将小型电子元件如半导体芯片和半导体电阻设置在印刷电路板上。

最近，随着电子产品变得更小、重量更轻，并具有更强的功能，需要更密地安装组件，因而需要更先进的使用焊料的结合技术。此外，虽然锡和铅的二元共晶合金通常已被用作用于焊接的材料，但铅是环境污染的因素，因此目前正在控制它的使用。这是因为铅不仅造成环境污染，而且对人体有不良影响。

因此，现在，焊料合金中铅的使用受到管制或限制，因而正在开发各种环境友好的无铅焊料。然而，与含铅焊料相比，通常的无铅焊料组合物具有高的熔点和差的润湿性。此外，通常的无铅焊料组合物由于融化焊料的严重氧化而具有差的焊接工作效率。此外，通过焊接的PCB assey质量差、可靠性差。

此外，不存在有一种无铅焊料，其具有足够的焊接可结合性如润湿性，并同时具有类似于通常焊料（Sn37Pb）的熔化温度即183℃的熔化温度。因此，现在无铅焊料只在焊接过程如烤箱更换中改进使用。这是因为只有有限的金属，例如铜、银、锌、铋、铟，被用作降低熔化温度的合金元素。

此外，通常的无铅焊料既不具有足够的焊料可结合性如润湿性和耐蚀性，也不具有通常的含锡焊料（Sn₃₇Pb）熔融温度（183℃）附近的低熔融温度。因此，在大多数无铅焊料中，在铅中添加少量的用于降低熔融温度的金属，例如铜、银、锌、铋、铟来降低无铅焊料的熔化温度。然而，在降低无铅焊料的熔化温度方面没有进一步发展。

因此，现在主要使用熔融温度范围从220℃至230℃的SnAgCu的银合金和SnCu的非银合金。如上所述，就熔融温度而言，焊料开发已穷途末路了，因此，焊料的开发正集中在改善焊料的性能、工作效率、质量以及可靠性上。