[发明专利]用于高可靠性应用的标准SAC合金的低银锡基替代焊料合金

说明书

无铅的锡基焊料合金包含银、铜、钴以及任选地铋和锑。合金还可包含镍。银以按焊料的重量计2.0％至2.8％的量存在。铜以按焊料的重量计0.2％至1.2％的量存在。铋能够以按焊料的重量计0.0％至5.0％的量存在。在一些实施方案中，铋能够以按焊料的重量计约1.5％至3.2％的量存在。钴以按焊料的重量计0.001％至0.2％的量存在。锑能够以按焊料的重量计约0.0％至约0.09％的量存在。焊料的余量为锡。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月9日提交的名称为“LOW-SILVERALTERNATIVE TOSTANDARDSAC ALLOYS FOR HIGH RELIABILITY APPLICATIONS”的美国临时专利申请序列号62/583,934，以及2018年6月28日提交的名称为“LOW-SILVER ALTERNATIVE TO STANDARD SACALLOYS FOR HIGH RELIABILITY APPLICATIONS”的美国专利申请序列号16/022,337的优先权。美国临时专利申请序列号62/583,934和美国专利申请序列号16/022,337的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及用于电子应用的无铅焊料合金。

背景技术

焊料合金广泛地用于制造和组装各种电子设备。传统上，焊料合金是锡-铅基合金。锡-铅基合金用于制备具有期望的材料特性的焊料，包括合适的熔点和浆态温度范围、润湿特性、延展性和热导率。然而，铅是高毒性、对环境有害的材料，其可导致广泛的有害效应。因此，研究致力于制备具有期望的材料特性的无铅焊料合金。

本公开涉及一种提供较低过冷温度和改善的焊点跌落/震动可靠性的低银无铅焊料合金。相对于某些现有技术合金——包括含有96.5重量％锡、3.0％银和0.5重量％铜(“SAC305”)的合金，该合金保持热循环性能——同时允许暴露于高温期间较低的工艺温度和减少的老化效应。

发明内容

根据本公开的一个方面，无铅合金包含：2.0重量％至2.8重量％的银，0.2重量％至1.2重量％的铜；0.0重量％至5.0重量％的铋；0.001重量％至0.2重量％的钴；0.0重量％至0.1重量％的锑；和余量锡，以及任何不可避免的杂质。任选地，合金还可包含0.01重量％至0.1重量％的镍。

根据本公开的另一方面，无铅合金包含：2.4重量％至2.6重量％的银，0.5重量％至0.8重量％的铜；1.5重量％至3.2重量％的铋；0.03重量％至0.05重量％的钴；0.03重量％至0.07重量％的锑；和余量锡，以及任何不可避免的杂质。任选地，合金还可包含0.03重量％至0.07重量％的镍。

根据本公开的另一方面，无铅合金包含：2.5重量％的银，0.75重量％的铜；3.0重量％的铋；0.03重量％的钴；0.05重量％的锑；和余量锡，以及任何不可避免的杂质。任选地，合金还可包含0.05重量％的镍。

应当理解，前述一般描述和以下详细描述均描述了各种实施方案，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特征的概述或架构。包括附图以提供对各种实施方案的进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本文所述的各种实施方案，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一张彩色绘制的附图。带有彩色附图的本专利或专利申请公布的副本将在提出请求并支付必要费用后由专利局提供。

以下是对附图所描绘的实施例的描述。这些图未必按比例绘制，并且为了清楚或简明起见，这些图的某些特征和某些视图可以按比例或示意性地放大示出。

图1A是现有技术SAC305合金在铸造状态下的SEM显微照片。