[发明专利]低温焊接焊用无铅合金

说明书

【发明的详细说明】

【技术领域】

本发明中涉及焊接用无铅合金，在不含铅的合金完成焊接，从而减少 出现铅中毒等弊端。

通常，焊接是通过熔化焊料来接合金属，所以，要使用比被接合的金 属熔解温度低的金属，大致可分为熔解温度比锡(327℃)低的有铅焊料 和熔解温度大体上超过450℃的硬钎料。有铅焊料的成分是铅和锡，根据 其含量，分别由不同的张力强度及剪断强度。另一方面，硬钎料以粉末、 条状、线材等形象构成，还有添加了主成分为铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb) 的黄铜铅和银(Ag)，从而改善流动性的银焊料等。

通常，如果电子仪器类由于故障等原因废弃，那么，不会焚毁，而做 裁断处理后，作为稳定型的产业废弃物，埋入地下。不过，最近，这些埋 入地下的电子仪器类出现种种问题。即，由于化石燃料的频繁使用，大气 中发生大量的硫磺氧化物或氮酸物，雨水经过呈酸性状态的大气，从而产 生酸性雨。酸性雨渗透到地下，从埋入的电子仪器类中涌出铅等有害金属， 从而污染地下水，长时间喝这种地下水，出现铅中毒的可能性较高，并且， 进行焊接作业时，作业人员接触由焊料熔解所发生的煤气等，就会通过呼 吸器官，累积到人体内，从而导致铅中毒，造成致命性的伤害。

【背景技术】

迄今为止开发的无铅(Lead Free)焊料，是以锡(Sn)为主成分， 添加了Cu、Ag、Bi、Zn、Ni、P等金属。无铅焊料代表性的组成有Sn-0.7 重量％Cu，Sn-3.5重量％Ag，Sn-58重量％Bi，Sn-3.0重量％Ag-0.5重 量％Cu合金外，根据用途有时还加入附加金属元素。

这种无铅焊料，每个合金都有问题点。比如，就Sn-9重量％Zn等的 Sn-Zn系焊料而言，由于Zn是非常容易氧化的金属，所以容易形成厚厚的 氧化膜，就焊接而言，其可湿性差。另外，Sn-58重量％Bi等的Sn-Bi 系焊料，则由于Bi的特性，其机械强度弱，存在焊料接合部可信度低下 的忧虑。

目前，在无铅焊料中，认为最实用的应该是Sn-0.7重量％Cu等的 Sn-Cu系，Sn-3.5重量％Ag等的Sn-Ag系及Sn-Ag系焊料中添加了Cu的 Sn-Ag-Cu系焊料。

但是，像Sn-0.7重量％Cu这样的Sn-Cu系，虽然成本低廉，但是， 焊接时的可湿性不足。另一方面，在Sn-3.5重量％Ag这样的Sn-Ag系及 Sn-Ag系焊料中添加了少量Cu的Sn-Ag-Cu系，虽然可湿性良好，但是由 于含有高价的Ag，所以成本会提高，如果为了降低成本，而减少Ag含量， 那么其可湿性和焊料的合金强度都相应地降低。并且，比原来的Sn-37Pb 合金的有铅焊料，熔点提高了50～100℃左右，所以接合设备及工序中的 变更必不可免。并且在使用传统PCB时需要再次核对耐热限度。

【发明的内容】

【待解决的课题】

本发明的出发点正是为了解决这种始终存在的问题，使不包含铅的焊 料也可以成功焊接，从而预防由铅引起的人体伤害，并且，还涉及无需额 外的设备变更，就可以像有铅焊料一样适用的无铅焊料。

并且，本发明的焊料具有出色的粘性和粘着性，所以，可在EEFL电 极接合等的玻璃材料的接合中，使用特性化粘合剂。

同时，本发明是以锡(Sn)为基本物质，并添加了Bi来降低熔点， 而且，为了提高机械特性，最大限度地减少生产时出现的浮渣量，而添加 了铟(In)、银(Ag)、铜(Cu)、锗(Ge)、锑(Sb)、磷(P)、镓 (Ga)。

【课题解决方法】

本发明中的无铅合金是，锡(Sn)中加入了铋(Bi)10～30重量％、铟 (In)0.001～2.0重量％、磷(P)0.001～0.5重量％，并且，添加了锑(Sb)、 银(Ag)、铜(Cu)、锗(Ge)、镓(Ga)中的1种以上。

本发明中，锡(Sn)本身没有毒性，同时也是向接合耗材提供可湿性 的焊料的必须金属。