[发明专利]无铅焊锡合金球

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊锡球，特别是一种无铅焊锡合金球。

背景技术

过去，用于形成BGA上焊锡凸块的焊锡合金球最常用的Sn和Pb的合金，特别是63Sn-Pb合金，其是Sn-Pb合金的共晶成分。然而经发现，含铅焊锡的使用包括含铅的焊锡合金球，其是一个环境污染源。当带有Sn-Pb焊锡的电子零件发生故障或变的陈旧而不再方便使用时，它们被丢弃而作为处理的。当将这种设备丢弃后，设备的某些部分能够重复利用或回收。例如，容器中的塑料，框架中的金属和电子零件中的贵金属往往可以回收利用。与此相反，具有焊锡的印刷电路板是粘接的，不能重新使用或回收。因此，废弃的印刷电路板通常被粉碎，然后埋葬在堆填区处置。如果以掩埋方式处理的印刷电路板采用含铅焊料，如Sn-Pb焊料，并且如果印刷电路板与具有高pH值的酸雨接触，Sn-Pb焊料中的铅会溶解出来，与雨水混合，并进入地下水。如果人类或牲畜长期饮用含铅的地下水，铅可在体内蓄积，由此可能引起铅中毒。为了避免使用含铅焊料引起的相关的环境和健康问题，在电子工业中，现在已经开始使用不含铅的即所谓的无铅焊料。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种无铅焊锡合金球，用以解决上述的现有问题。

    本发明的技术方案如下：一种无铅焊锡合金球，其特征在于：无铅焊锡合金球由焊料球形成分形成，该成分包括1.0?4.0％（质量）的Ag，0.05?2.0％（质量）的Cu，0.0005?0.005％（质量）的P，和剩余量的Sn。

    无铅焊锡合金球的焊料球成分中优选含有1.0?3.5％（质量）的Ag。

    无铅焊锡合金球的焊料球成分中优选包含0.05?075％（质量）的Cu。

    无铅焊锡合金球的直径为0.04?0.5毫米。

    无铅焊锡合金球被放置于BGA基片的电极上。

本发明的有益效果是：无铅焊锡合金球在电子零件如BGA封装的电极上形成焊锡凸块时，其表面不会变黄，且该焊锡球具有优异的润湿性，焊接时不形成空隙，同时它还具有微小的直径。

具体实施方式

    本发明无铅焊锡合金球，其特征在于：无铅焊锡合金球由焊料球形成分形成，该成分包括1.0?4.0％（质量）的Ag，0.05?2.0％（质量）的Cu，0.0005?0.005％（质量）的P，和剩余量的Sn。无铅焊锡合金球的焊料球成分中优选含有1.0?3.5％（质量）的Ag。无铅焊锡合金球的焊料球成分中优选包含0.05?075％（质量）的Cu。无铅焊锡合金球的直径为0.04?0.5毫米。无铅焊锡合金球被放置于BGA基片的电极上。

    根据本发明，在无铅焊锡合金球中，如果Ag的含量小于1.0％（质量）时，液相线温度变高，焊接温度必然也变高，从而在焊锡球的焊接过程中，BGA封装或其他电子零件遭受热损伤的可能性也会增加。Ag也是影响可焊性的一种元素。如果Ag的含量小于1.0％（质量），可焊性变差，焊接缺陷可能性会增加。但是，如果Ag的含量超过8.0％（质量），AgSn化合物会发生显著粗化，接合可靠性下降。此外，焊锡温度不希望由于焊料合金的液相线温度增加而增加。因此，本发明中，Ag的焊料下限是1.0％（质量），上限为8.0％（质量）。优选地，Ag的含量为1.0-3.5质量％最好。

在Sn-Ag系合金中，添加Cu会降低合金的熔化温度，并增加其强度。如果Cu的含量不足0.05％（质量），不能得到这些效果。但是，如果Cu的含量超过2.0％（质量）时，该合金的液相线温度上升，从而不仅使焊接温度变高，而且大量的SnCu金属间化合物析出，从而使可焊性变差。因此，Cu含量为0.05?2.0％（质量），优选为0.05-0.75％（质量）。

在以Sn作为主要成分的焊料合金中，P的添加是有效的，其不仅能防止老化后的焊料凸块的剥落，而且也防止其变黄。然而，如果加入大量的P，它的存会使润湿性变差，并导致空隙形成。在Sn-Ag-Cu系合金中，如果P的含量低于0.0005％（质量），P能够防止变黄的效果就不能达到，而如果P的含量超过0.005％（质量），添加P会使可焊性变差，并导致空隙形成。因此，在本发明中，P的含量为0.0005-0.005％（质量）。

根据本发明，无铅焊锡合金在安装到BGA基板电极上，并在回流炉进行加热以熔化形成焊料凸块表面后，最好使其不会变黄。这是因为，如前所述，表面变黄会导致在用图像处理设备检查BGA封装时会发生错误。