[发明专利]无铅焊料组合物有效

专利信息
申请号: 201280017440.7 申请日: 2012-02-01
公开(公告)号: CN103476539A 公开(公告)日: 2013-12-25
发明(设计)人: J·S·黄;J·佩雷拉;A·M·麦金;J·C·冈萨尔维斯 申请(专利权)人: 安塔亚技术公司
主分类号: B23K35/24 分类号: B23K35/24;C22C28/00
代理公司: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 陈文平
地址: 美国罗*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 焊料 组合
【说明书】:

相关申请

本申请要求2011年2月4日提交的美国临时申请号61/439,538和2011年9月28日提出的美国临时专利申请号61/540,213的优先权。上述申请的全部教导通过引用并入本文。

发明背景

车辆如汽车的挡风玻璃和后窗往往包括位于玻璃内或玻璃上的电设备。通常情况下,电设备为天线或除霜器。为了向这样的电设备提供电连接,将小面积的金属涂层施加到玻璃上,以制得电连接到电设备上的金属化表面。然后将电连接体焊接至金属化表面。电(即电源)连接体通常用含铅(Pb)焊料焊接至玻璃的金属化表面。由于环境问题和/或不同国家的法规要求,目前多数行业在焊接应用中正在使用或计划使用无铅焊料。在一些行业中采用的常见的无铅焊料含有高锡(Sn)含量,例如超过80%的锡。本文所述的用在汽车玻璃上的无铅焊料公开在2001年7月3日授权给John Pereira的美国专利号6,253,988(以下称“Pereira”)中。在几种无铅焊料中,Pereira公开了具有重量百分比为64.35%-65.65%的铟(In)、29.7%-30.3%的锡(Sn)、4.05%-4.95%的银(Ag)、0.25%-0.75%的铜(Cu)的焊料组合物(以下简称“65铟焊料”)。

当将设备焊接至汽车玻璃时遇到在其他应用中不存在的困难。汽车玻璃往往是脆性的,适用于其他应用的常见高锡无铅焊料通常会导致汽车玻璃开裂。虽然诸如陶瓷和硅的材料可能看上去在某些方面类似于汽车玻璃,但是适合于焊接陶瓷或硅设备的某些焊料不适于焊接汽车玻璃。焊接热膨胀系数(CTE)上有很大区别的两种材料(例如玻璃和铜就属于这种情况)在焊料接合冷却过程中,或在随后的温度波动过程中在所述焊料上施加应力。焊料组合物需要有足够低的熔点(液相线),以在焊接过程中不会引起汽车玻璃开裂,因为较高的熔点和相应的较高的加工温度增大了CTE不匹配的不利影响,在冷却过程中施加了更高的应力。然而,所述焊料组合物的熔点需要足够高,以在车的正常使用过程中,例如在汽车在阳光下窗户密闭或其他极端恶劣的环境条件下时不会熔化。但是,含铟焊料通常具有比其他焊料低得多的熔点。例如,相比于铅焊料的160℃,65铟焊料的固相线温度为109℃;并且相比铅焊料的224℃,65铟焊料的液相线温度为127℃。一些车辆制造商期望玻璃制品应该能够承受升高的温度,例如对一个原始设备制造商(OEM)来说为110℃而对另一个来说为120℃,而没有任何性能的降低。

因此,对适于在玻璃上使用的无铅焊料组合物存在需求,其可以承受比当前可用的组合物更高的升高温度,同时给出此应用领域的所有其它期望的属性。

发明概述

本发明总体涉及焊料组合物。

一个实施方式包括约4重量%至约25重量%的锡、约0.1重量%至约8重量%的锑、约0.03重量%至约4重量%的铜、约0.03重量%至约4重量%的镍、约66重量%至约90重量%的铟、约0.5重量%至约9重量%的银。所述焊料组合物可以具有约120℃至约145℃的固相线温度和130℃至约155℃的液相线温度。

在某些实施方式中,所述组合物还包括约0.2重量%至约6重量%的锌。在某些其它实施方式中,所述组合物还包括约0.01重量%至约0.3重量%的锗。在这些具体的实施方式中,所述组合物可包括约70重量%至约86重量%的铟。

在一些实施方式中,所述组合物包括约7重量%至约19重量%的锡、约0.2重量%至约8重量%的锑、约0.1重量%至约1.5重量%的铜、约0.1重量%至约4重量%的镍,约70重量%至约80重量%的铟,和约4重量%至约8重量%的银。

在一些其他的实施方式中,所述组合物包括约4重量%至约20重量%的锡、约0.1重量%至约8重量%的锑、约0.1重量%至约4重量%的铜、约0.1重量%至约3重量%的镍,约71重量%至约86重量%的铟,和约1重量%至约6重量%的银。

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