[发明专利]包含反应性添加料的焊接材料，包含这种焊接材料的载体元件或构件以及助熔剂的用途

说明书

本发明涉及含有软焊接合金颗粒和添加料的焊接材料(Lotmaterial)，即粉料或糊料，软焊接合金具有熔点T_S或熔化范围下限T_S，添加料(Zusatzwerkstoff)可以糊料、掺合硬质材料或焊接材料颗粒涂层的形式存在。重要的是，颗粒被添加料包围。这种包围可理解为涂层或可发生传热的添加料与颗粒的简单邻接。

此外，本发明还涉及具有用于电子元件的接触面的载体元件或具有接触面的电子元件，其中在接触面上设置具有熔点T_S或熔化范围下限T_S的焊接材料堆(Lotdepot)。

最后，本发明涉及助熔剂(Flussmittel)用于焊接材料即粉料或糊料或焊接半成品(Lothalbzeug)中的用途，该焊接材料由具有熔点T_S或熔化范围下限T_S的软焊接合金构成。

通常期望的是，用于电子设备组装的焊接合金具有尽可能低的熔点。这与以下目标有关，即，电触头位置的焊料应为电子构件造成尽可能少的加热，由此使它们不受损坏。

由于例如EU规定今后焊接过程不再使用含铅合金，则必然要使用那些由于不含铅而具有更高熔点的焊接合金。但由此也使要焊接的元件承受很大的热负荷。其结果是，使用适合的构件和必需的更高的过程温度，导致了电子设备组装的成本增加。

因此，过去寻求的是减小熔化焊接材料所必需的能量的条件。这例如可以通过焊接材料的组成实现，其中在焊接材料中采用低熔点合金成分。这些所谓的反应焊料具有这样的熔点范围：当达到下限时已经可以熔化焊接材料，以及在达到上限之前就可以完全熔化焊接材料。当然，这种措施因为对焊接材料中的合金组分存在要求而受到限制。

因此，本发明的目的是展示降低尤其是无铅焊接合金必需的焊接温度的方案，以及提供使用这些方案的焊接材料、具有焊接触点的载体元件、具有焊接触点的构件或助熔剂。

此目的首先通过开头所述的本发明的焊接材料通过以下方式实现：添加料含有反应性成分，它在温度T_R时发生放热反应，其中T_R＜T_S。反应性成分也可以由多种组分组成，其反应性由基本性质决定能够发生放热反应。放热反应尤其可通过与氧如空气氧的反应而实现。当然，放热反应也可以在反应性组分的不同成分之间进行。

此外，此目的按本发明还通过开头所述的具有接触面的载体元件或具有接触面的电子元件实现，其中，在接触面上设置的焊接材料堆由焊接材料构成，这种焊接材料具有前面已说明的那些特征，即含有反应性成分。

此外，此目的还通过根据本发明使用含有开头所述类型的反应性成分的助熔剂而实现，反应性成分在温度T_R时发生放热反应。根据本发明，所述使用应针对由具有熔点T_S的软合金形成的焊接材料(即粉料、糊料或焊接半成品)而进行。

换句话说，在焊接过程中由于使用某些不稳定化合物(即反应性成分)，所以通过放热反应释放出能量。因此焊接连接时在化学反应期间温度上升。通过这种能量释放的方式，必然减少达到焊料熔化所需要的从外部输入的能量。因此这种反应以及由此获得的附加能量局部地(lokal)保留在焊接位置，而对于周围材料(印刷电路板、构件)的可靠性几乎没有影响。由此可以减轻构件的热负荷，这有利于扩展构件的选择。此外必然减少了由焊接材料炉进行的供热，从而有利于节能。由此尤其可以有条件地加工无铅焊接合金，例如基于SnAgCu的焊接合金，如它们在迄今普遍的SnPb化合物中常见的那样。在这里可以使用常用的焊接设备、基本材料、构件和维护系统。此外，通过降低焊接时的热负荷提高组件可靠性，并因而延长所制造组件的使用寿命，由此可避免质量问题。所构成的焊接连接的质量也可以有利地得到改善，因为通过焊接期间较低的温度负荷，也减少焊接部位的氧化。因此也可以取消在焊接时使用氮，这导致进一步降低成本。

由于减少必须供给要焊接的组件的能量，此外还缩短了焊接时间，因此有利地可以提高现有生产线内部的流通速度。由此可以获得更高的经济效益。维修过程也可以显著简化和缩短。此外通过降低焊接材料的熔点，特别有利地用于在两侧配备的印刷电路板。因为构成的焊接连接的熔点比过程温度高得多，从而可以排除当第二步骤在后侧制造焊接连接时，软化印刷电路板前侧焊接连接的可能性。