CN106660178B 无铅焊料合金组合物和用于制备无铅焊料合金的方法 （（株）庆东One）

2017.02.17PCT/KR2015/0086112015.08.18WO2016/028058KO2016.02.25JP2005319470A,2005.11.17无铅焊料合金组合物和用于制备无铅焊料本发明涉及一种无铅焊料合金组合物以及料合金组合物包含被加入至Sn-（0.1至2）wt%23无铅焊料组合物和使用其的电子器件和印刷电路板在铋(Bi)的焊料可以由于随着铋(Bi)的增加的量的恶化的延展[0008]图1是示意性地示出了韩国专利第0814977号(现有技术2)中的抑制无铅焊料组合4结构被视为是在焊料的可靠性的方面重要的。如果Ag的量大于在基质中2wt那么Ag3Sn以因此展示用于在微电子封装中的使用的对于基板和电子部件的极优的可润湿性和铺展中，纳米粉末添加剂的使用能够减少焊料颗粒的大小并且还最小化致命的针形状的Ag3Sn合物例如Ag3Sn的微结构成为更细的并且其的厚度通过纳米粉末添加剂的使用被减少，并52O32的陶瓷粉末。[0024]也在本发明中，在加入所述添加剂的所述步骤中，所述陶瓷粉末的含量是[0026]根据本发明，提供作为对于常规的无铅焊料的代替可用物导致破裂并且产生空隙以因此损伤焊接接缝并且减少焊接接缝的可靠性，所以包含细Ag3Sn化合物的本发明的焊料能够增加焊接接缝的可靠Ag-Cu合金比较的更高的硬度和因此高[0030]图1是示意性地示出了根据现有技术2的抑制在无铅焊料组合物中产生的氧化物[0031]图2示出了图示了当根据本发明的无铅焊料合金组合物被使用时的含有纳米粉末[0032]图3示出了图示了根据本发明的无铅焊料合金组合物被使用时的含有纳米粉末的[0034]图5是示出了当根据本发明的无铅焊料合金组合物被使用时，Sn-Cu-Ag无铅焊料和含有添加剂的Sn-Cu-Ag无铅焊料的测量[0035]图6是示出了当根据本发明的无铅焊料合金组合物被使用时，Sn-Cu-Ag无铅焊料和含有添加剂的Sn-Cu-Ag无铅焊料的[0037]图8是示出了使用根据本发明的无铅焊料合金组合物制备无铅焊料膏的过程的框wt％Ag的无铅焊料。6[0040]此外，本发明的陶瓷粉末的含量是0.01wt％至1.0wt％的La2O3、0.01wt％至[0045]在本发明的说明书和权利要求中使用的术语或词语应当基于与本发明的技术构思一致的意思和构思基于发明人能够合适地定义术语以以最好的方式描述本发明的原理[0048]图2示出了图示了根据本发明的无铅焊料合金组合物中的含有纳米粉末的焊料和不含有纳米粉末的焊料的金属间化合物的平均厚度的图像，图3示出了图示了根据本发明的无铅焊料合金组合物中的含有纳米粉末的焊料和不含有纳米粉末的焊料的平均晶粒度是示出了根据本发明的无铅焊料合金组合物中的Sn-Cu-Ag无铅焊料和含有添加剂的Sn-合金组合物中的Sn-Cu-Ag无铅焊料和含有添加剂的Sn-Cu-Ag无铅焊料的硬度的测量的结(Cu-CNT)的至少一个，并且La2O3的量是0.01wt％至1.0wtSiC的量是0.01wt％至[0051]即，所开发的焊料合金被在可润湿性和铺展性上改进，并且主要由Sn-Cu和添加如La2O37La2O3、0.01wt％至1.0wt％(优选地0.05wt％)的SiC、和0.005wt％至1.0wt％(优选地是零交叉时间是短的以改进可润湿性。然而，Sn-3.0％Ag-0.5％Cu合金的零交叉时间是Cu、和纳米粉末增强剂作为添加剂，例如La2O3、SiC、和Cu-CNT。使用仅Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu的焊料被观察到具有约30μm的平均晶粒度。当含有该添加剂的焊料被与Sn-服强度和拉伸强度根据下文的Hall-Petch方其中的细的厚度的金属间化合物(IMC)。该金属间化合物的平均厚度是在不含有添加剂的8[0060]在本发明中，增强剂的组成是多样的，包含0.01wt％至1.0wt％La2O3(优选地[0067](1)当La2O3和SiC被混合并且加入时，La2O3的量是0.01wt％至0.5wt％(优选地[0068](2)当SiC和Cu-CNT被混合并且加入时，SiC的量是0.01wt％至0.5wt％(优选地[0070](4)当La2O3和ZrO2被混合并且加入时，La2O3的量是0.01wt％至0.1wt％(优选地9[0071](5)当SiC和ZrO2被混合并且加入时，SiC的量是0.01wt％至1.0wt％(优选地地0.02wt％)，SiC的量是0.01wt％至0.5wt％(优选地0.02wt％)，并且Cu-CNT的量是[0076]当四个添加剂La2O3、SiC、Cu-CNT和ZrO2被混合时，La2O3的量是0.001wt％至基本地0.5wt％至5wt％的Ag(优选地3wt％)和0.1wt％至2w[0084]如果La2O3或SiC的比率是小于0.01wt那么焊料材料的IMC是比Sn-3.0wt％Ag-熔融。当铜块被保持在焊料浴中持续30秒被在300℃熔融使得焊料粉末完全地熔融和铺展样品使用碳化硅砂纸(粒度#1200ॠ)机械地抛光以除去表面氧化物层和外部杂质，并WF-6063M5)略微地包覆并且进一步在焊料熔融物中活化持续30秒。把铜样品在250以2.5mm/s的速率浸没在已熔融的焊料(本发明的焊料)中至2mm的深度持续5秒。在润湿平衡[0101]把具有30nm的平均粒度的La2O3、具有70nm的平均粒度的SiC和具到的混合物放置在氧化铝坩埚中并且在被以10/min的加热速率加热的炉子中在500℃熔融[0104]可商购获得的Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu焊料的微结构的微米化显示出其的被陶入时硬度被增加5当SiC被加入时硬度被增加12.01并且当Cu-CNT被加入时硬度被增[0105]通过使用电子显微镜测量到的微结构识别晶粒度(图2)。不含有纳米颗粒的Sn-[0106]含有纳米粉末的Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu焊料的金属间化合物的厚度也被测含有纳米粉末的Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu焊料的平均IMC厚度是2.97μm，而被加入La2O3的的样品焊料合金放置在一片铜箔的中心处。把铜箔放置在被保持在300℃的已熔融的焊料[0109]在不含有纳米粉末的Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu中铺展比率是77.77当La2O3被加入时被增加13％至88.19当SiC被加入时被增加1％至78.7并且当Cu-CNT被加入时[0110]在Sn-0.7Cu合金中铺展比率是71当La2O3被加入时73并且当SiC被加入时[0111]在Sn-3.5Ag合金中铺展比率是72当La2O3被加入时74当SiC被加入时74%,0.05wt％的La2O3)时，零交叉时间是与纯的Sn-3.0wt％Ag-0.5wt％Cu焊料的零交叉时间比[0114]润湿测试提供关于任何焊料是否可以在给定的时间内通过向基板或PCB的更强的相是对于压力更有效地抵抗性的并且因此硬度被增加，与不含有纳米粉末的Sn-3.0wt%Ag-0.5wt％Cu中的宽地形成的Ag3[0122]使用本发明的无铅焊料合金组合物制备无铅焊料膏的方法包括混合粉末的步骤[0123]混合粉末的步骤(S200)是把粉末在球磨中混合的步骤，并且被使用[0125]熔融已混合的焊料的步骤(S220)是熔融已混合的焊料的步骤，其被保持在500℃持续30min并且加热速率是5℃/min。于这些实施方案，并且对于本领域的技术人员来说各种修改和变化是从上文的描述可能[0131]根据本发明，可以提供作为对于常规的无铅焊料的代替