[发明专利]焊料组合物

说明书

本发明提供了一种焊料组合物，包含第一粉末成分和第二粉末成分的混合物，其中第一粉末成分是第一焊料合金，并且第二粉末成分是第二焊料合金或金属。

本申请是申请日为2012年8月2日，申请号为201280038361.4，发明名称为“焊料组合物”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及焊料组合物(solder composition)，尤其是涉及无铅的焊料组合物。焊料组合物由两种或更多种成分构成，以向焊料提供改善的特性。

背景技术

无铅焊料合金是众所周知的并提供作为最广泛使用的焊料合金-共晶37％Pb-63％Sn合金的非毒性替代品。上述无铅合金的实例包括二元共晶58％Bi-42％Sn合金(参见，例如，US 5,569,433 B)和二元40％Bi-60％Sn合金(参见，例如，US 6,574,411 A)。上述合金在高应变率下呈现延性的损失，其可以通过添加少量的添加剂，如按重量计可达1％的银得到改善(参见，例如，US 5,569,433 B)。然而，利用沙尔皮冲击试验(Charpy ImpactTest)测得的由这些合金呈现的冲击能是相对较低的。因此，需要开发呈现改善的冲击韧性(impact toughness)的无铅焊料合金。

为了使上述无铅合金用于焊接方法如波动焊接和回流焊接，相对于各种基质材料如铜、镍和镍磷(“无电镍”)，合金必须呈现良好的润湿性。可以例如通过使用锡合金、银、金或有机涂层(OSP)，来涂布上述基质以改善润湿。良好的润湿还增强软焊料流入毛细管间隙、以及爬上印刷电路板中的电镀通孔(through-plated hole)的壁的能力，从而实现良好的孔填充。

另外，焊料组合物需要呈现良好的热疲劳寿命和降低的高温蠕变。还期望改善的延性以及导热性和导电性。可以通过选择特定焊料合金(如果已知)，或通过使用特定添加剂，来实现这些性能。然而，如果现有常见焊料的性能可以适合于提供这些益处而不需要开发替换的焊料合金，这将是有利的。

因此，期望这样的焊料组合物，其会克服或至少减轻一些或所有与现有技术的焊料或至少有用的或优化的替代物相关的问题。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了焊料组合物，该焊料组合物包含第一粉末成分(first powder component)和第二粉末成分的混合物(掺混物，blend)，其中第一粉末成分是第一焊料合金(first solder alloy)以及第二粉末成分是第二焊料合金或金属。

现将进一步描述本发明。在下面的段落中，更详细地描述本公开内容的不同方面。除非有相反的明确说明，否则如此描述的每个方面可以与一个或多个任何其它方面结合。尤其是，指明为优选的或有利的任何特点可以与指明为优选的或有利的一个或多个任何其它的特点结合。

本文中使用的术语“焊料合金”是指熔点在90-400℃范围内的易熔金属合金(fusible metal alloy)。

本文中提及的“沙尔皮冲击试验”，还被称为沙尔皮V型缺口试验，是标准化的高应变率试验，其确定在断裂期间被材料吸收的能量的量。这种吸收的能量是给定材料的韧性的度量并作为工具来研究温度依赖性脆韧转变。关于此试验的进一步详情可以参见CharpyImpact Test:Factors and Variables,J.M.Holt,ASTM STP 1072，由此将其内容以引用方式结合于本文。

本文中使用的术语“润湿性”是指焊料在可润湿表面上扩散的程度。通过液体焊料的表面张力以及它与可润湿表面反应的能力来确定润湿性。还可以依据熔融并随后冻结焊料合金在基质上的接触角来描述润湿，其中相对于高接触角，偏爱较低的接触角。

本文中使用的术语“波动焊接”是指大型焊接工艺，借此将电子元件焊接于印刷电路板(PCB)以形成电气组件。