专利名称：无铅焊料、焊接接合产品及电子元件的制作方法
无铅焊料、^##^产品及电子元件本发明涉及一种无铅焊料、利用无铅焊料连接而制造的的焊接接合 产品和电子元件，所述无铅焊料具有良好的抗氧化性、机械性能和润湿 性并易于被塑性加工。背景狄近年来，出于对4^的环>^保护人们^^关注环嫂问题。^il种境况下， 工业废^o^弃lt量的增加成为严重的问题。所4吏用的焊料，例如，包^t在工业 废品中的电力控制计算机的基仗、家用电器和个人电脑中包括在工业废品中使 用焊料。有害的重金属，如铅有时>^^^些焊料中流出。例如，当焊料流出时，铅作用于酸雨等产生含铅的水M，而JM^^常^^^A^下7jC。在日本，于1998科，j定了家用电l^"循环法，并在2001年对家用电絲 求回 弃制品。在欧洲，自2004年开始，由欧洲议姊电气与电^i殳备废弃 物委员会的指令已经禁止作为特歹械质的铅的^^。这样，有关铅4M的法律 败已经^F格，无铅焊料的狄已是迫切需要(参见，例如，非专利文献l)。 焊料^L^k^电子^^接多个在包括热循环、才械沖击、4M^fi动等严 峻环嫂下使用的细L^L件中^iJ重要的作用。并JL^无铅焊料中，要求具有与 传统锡(Sn) KPb)焊^Hit似的熔点、絲良好的;N^性能、润湿'I^p足够 好g形为带M丝状的塑性加工性能。然而，在传统的无铅焊料中，通常^ Sn (锡)-Zn (锌)或Sn (锡)-Bi (铋)焊料以提供与Sn (锡)-37wt%Pb (铅)焊料(溶点1831C )近似的熔点， 或者添加大量的In (铟)或Bi (铋)到，例如，Sn (锡)"Cu (铜)、Sn (锡) -Ag (银)或Sn (锡)"Cu (铜)-Ag (银)焊料中以l^f^L点。例如，所^A的 Sn (锡)-9. Owt% Zn (锌)(熔点)、 Sn (锡)-58. Owt% Bi (铋)(熔点 138 °C )、 Sn (锡)-0. 5wt°/。 Cu (铜)-4. Owt% Ag (银)-8wt% In (铟)(熔点2 08x:)为此类焊料。然而，因为这些焊料包括大量可引^Mt的元素，例如，机 械性能和塑寸仏工性能恶化，从而4lb^保证令A^意的縣结合强度和可靠性。
更进一步，这些无铅焊料当塑寸仏工时很可能导^/)!4^坏等，因此，对这些无铅焊料来i^lb^成功^受挤压、轧制、拔丝等。因此，带城丝状的成形 产品^j^上无法生产。基于上ii^因，无铅焊料的应用受到极大限制。(非专利 文献1)对欧洲议^电气与电子设备废弃物委员会的指令的建议，欧洲共同体 委员会，布鲁塞尔(Brussels), 2000年6月13日。 发明内容如上所述，由于传^iL铅焊料包括大量可引^/M匕的元素，例如，；^0^性 負&和塑'l^口工性能恶化，从而m^保证令A^意的)W结合强度和可靠性。更 进一步，这些无铅焊料在塑',工时会导M/I^t坏等，因此，对这些无铅焊 料来i)Wrt成功,受挤压、轧制、M等。因此，带城丝状的成形焊料产 品J4Ui无法制造。基于上ii^、因，无铅焊料的应用受到絲的P艮制。本发明是为了解决KL^H^中的上述问题，并iL^发明的目的是提^-种 无铅焊料、利用该无铅焊料连接制造的高可靠性的焊##合产品和电子部 件，所狄铅焊料具有优良的^lL化性、Wfe性負沐塑',工性能，能浙呆证 令人满意的焊接结^ 虽度和可靠性，并可^^形为带絲丝状。上述目的可通过含有锡(Sn) J^^i无铅焊料实现，所述锡基^r具有 不低于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )。條本发明，还提l种含有锡(Sn)基^^i无铅焊料，所述锡基R 含有不低于0. 005wt %且不超过2, Owt %的钽(Ta )、不低于0. lwt %且不超过 10. 0wt。/。的锌(Zn),余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。條本发明，还提^-种含有锡(Sn)基^^无铅焊料，所述锡基妙 含有不低于0. 005wt %且不超过2. 0wt %的钽(Ta )、不低于0. lwt %且不超过 60. 0wt。/。的铋(Bi )，綠由锡(Sn)和不可狄的杂质城。條本发明，还提[种含有锡(Sn)基^^无铅焊料，所述锡基妙 含有不低于0. 005wt %且不超过2. 0wt %的钽(Ta )、不低于0. lwt %且不超过 10. 0wt。/。的铟(In),余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。條本发明，还提^"种含有锡(Sn)基^^i无铅焊料，所述锡基R 含有不低于0. 005wt Q/。且不超过2. 0wt %的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过 7.5wt。/。的铜(Cu)，余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。條本发明，还提^-种含有锡(Sn)基^r的无铅焊料，所述锡基絲
含有不低于0. 005wt %且不超过2. Owt 。/。的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过 5. Owt。/。的l艮(Ag)，余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。條本发明，还提#~"种含有锡(Sn)基^^i无铅焊料，所述锡基M 含有不低于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过 5. Owt %的银(Ag )、不低于0. Olwt %且不超过7. 5wt %的铜(Cu )，衬由锡(Sn) 和不可^的杂质M。才 本发明的一个无铅焊*[^逸实施方案，锡基^ii一步含有选自铟和 铋的至少一种附加元素(Y)。才娘本发明的一个无铅焊料更絲实施方案，在所述锡基^T中，选自铟 和铋的附加元素(Y)的衬为，铟不超过10wtQ/。、铋不超过60wt0/。。才緣本发明的一个无铅焊料优选实施方案，锡基^rii一步含有选自钴 (Co)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)、锑(Sb)和锗(Ge)的至少一种附加元 素(X)。才娥本发明的一个iL4&焊料更优选实施方案，在所述锡基合金中，选自钴、 钛、镍、钯、锑和锗的附加元素(X)的^l:为，对于每种附加元素(X)， ^J: 不超过O. 5wt%，当含有多种附加元素(X)时，多种附加元素(X)的总量不超 过l. Owt%。才娥本发明的无铅焊料可以是骨状、带状、丝^ML糾。才娥本发明，还可提供由上述任何一种无铅焊料连接而制造的焊接接 合产品。才娥本发明，可提供由上述任何一种无铅焊料连接而制造的电子部件。 根据本发明的无铅焊料，其具有良好的抗氧化性，并能很好并容易 地实现塑性加工，如挤压、轧制和拔丝。更进一步，根据本发明的无铅 焊料，当被用作焊料时，在焊料所需的各方面性能上都表现优异，比如， 机械性能和湿润性。因此，本发明可提供一种无铅焊料，其具有优异的 抗氧化性、机械性能和塑性加工性能，并能保证令人满意的焊接结合强 度和可靠性，并能够被塑性加工成带状或丝状。由于根据本发明的无铅焊料具有不需显著增加熔点就可实现的提高的润湿性，因此在有效防止待利用热连接的物体的损坏的同时，能够实 现焊接结合强度和可靠性的显著提高。因此，本发明可提供具有良好结 合强度和可靠性的焊接接合产品、优选具有各种电子元件的电子部件，如，LED发光元件、SEDs (表面传导电子发射显示器)或与其所连接的安
图 1 为显示形成在基板上的根据本发明的 Sn-3Ag-0. 5Cu-4In-0. 05Ta焊料的熔体薄膜状态的照片；图2为显示形成在基板上的Sn-3Ag-0. 5Cu焊料的薄膜状态的照片； 图3为显示形成在基板上的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In焊料的薄膜状态的照片；图4为显示以滴落方法评价Sn-3Ag-0. 5Cu-4In-0. 05Ta焊料的表面张 力中形成的根据本发明的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In-0. 05Ta焊料的液滴形状图；图5为显示以滴落方法评价Sn-3Ag-0. 5Cu焊料的表面张力中形成的 Sn-3Ag-0. 5Cu焊料的液滴形状图；图6为显示以滴落方法评价Sn-3Ag-0. 5Cu-4In焊料的表面张力中形 成的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In焊料的液滴形状图，；图7为简要说明在实施例1和2中实施的"热循环测试"的图。
具体实施方式
[无铅焊料]根据本发明的无铅焊料含有Sn (锡)基合金，所述锡基合金包含不 低于0. 005wt。/。且不超过2. Owt。/。的钽(Ta)。 iH/(M的术语"无铅焊料"通 常是指含Pb (铅)量不超过1000ppm的合金。才娥本发明，含有预定量的钽的无铅焊料可以分为(i) Sn-Ta基合金， (ii) Sn-Zn-Ta基合金，(iii) Sn-Bi-Ta基合金，(iv) Sn-Cu-Ta基合金， (v) Sn-Ag-Ta基合金，和(vi) Sn-Cu-Ag-Ta基合金。本发明中，即使当一种无铅烊料属于合金(i)到(vi)的任何一种时， 钽作为一种必不可少的成份都必须含有，并且其量不低于0.005 wt。/。不 高于2. 0 wt%。钽是一种主要为提高焊料的润湿性和焊接部分机械性能的重要的成 份。钽作为一种添加元素降低了锡或锡合金熔体的表面张力以提高焊料
润湿待焊接构件的能力。并且，钽导致锡或锡合金凝固过程中Sn-Ta金 属间化合物的成核，这样有助于晶体结构的细化。当钽含量低于0. 005 wt %时，尽管在细化凝固组织方面可以获得满意的效果，但却不能获得通 过降低表面张力而提高润湿性的效果。另一方面，当钽含量高于2. Owt%， 在一些情况下，在某些冷却条件下形成粗大的Sn-Ta金属间化合物，从 而尽管可以获得出色的润湿性但导致了焊接强度的降低。在根据本发明 的无铅焊料中的钽含量优选0. 05到1. 0 wt 4的范围，尤其优选是0.1到 0. 5wt i的范围，因为可以获得润湿性和机械性能的最佳平衡，并且可以 获得最佳的焊接性能。根据本发明的Sn-Ta基无铅焊料(i)包含锡、预定量的钽、可选择的 各种添加元素(它们将会被详细介绍)和不可避免的杂质。由于根据本 发明的Sn-Ta基无铅焊料含少量的钽，因而这种无铅焊料不改变纯锡的 熔点2321C,在这个熔化区间内同时具有出色的润湿性能和机械性能。Sn-9 wt% Zn的共晶组成具有最低的熔点(熔点)， 一般被用 作低熔点的无铅焊料。但是，这种焊料有一个问题，由于高含量的Zn， 可能形成粗大的共晶组织，从而导致不能提供满意的焊接强度和可靠性。 根据本发明的Sn-Zn-Ta基无铅焊料(i i)解决上述问题尤其有效。具体来 说，焊料中含有的钽降低了表面张力，显著细化Sn-Zn共晶组织，获得 一种细小均匀的Sn-Zn共晶组织。借此，改善了机械性能。特别A^性 明显改善，并可抑制凝固时裂紋的出现。这种机制对锌含量超过9 wt% 的Sn-Zn过共晶组成和锌含量低于9wt。/4的亚共晶组成也同样有效，并且 组成不用特别限制。根据本发明的Sn-Bi-Ta基无铅焊料(iii)与根据本发明的Sn-Zn-Ta 基无铅焊料(ii)相似，Sn-57 wt% Bi共晶组成(熔点)被通常用 作低熔点无铅焊料。尽管一部分的铋溶于锡中形成固溶体，大部分铋作 为简单物质形成共晶組织，共晶组织在某些冷却条件下会粗化。这种粗 大的共晶组织的存在是焊接部分脆性断裂的主要原因。在确保焊接强度 和可靠性时，铋含量不应超过5 wt°/。。铋含量特别优选在0.1到1. 0 wt°/。 的范围。根据本发明的Sn-Cu-Ta基无铅焊料(iv) 、 Sn-Ag-Ta基无铅焊料(v) 和Sn-Cu-Ag-Ta基无铅焊料(vi)也有与根据本发明的Sn-Zn-Ta基无铅焊 料和Sn-Bi-Ta基无铅焊料相同的钽加入效果。 一般来说，使用接近 Sn-O. 5到0. 75 wt% Cu共晶组成的组成和接近Sn-0. 5到0. 75 wt% Cu-3. 0 到3. 5 wt% Ag三元共晶组成的组成。为了提高烊料的熔点(液相线温度)， 也使用一种铜含量超过7.5 wtX的过共晶组成，其铜含量远高于Sn-0. 7 wt% Cu共晶组成的铜含量，或使用一种含有铜含量低于0.5 wtW的亚共 晶组成，其铜含量远低于Sn-0. 7 wt% Cu共晶组成。在Sn-Cu基无铅焊 料的所有组成中，都可以获得钽的加入效果。这对于Sn-Ag基无铅焊料 和Sn-Cu-Ag基无铅焊料也成立。如上所述，如果有必要也可以在根据本发明的无铅焊料(i)至(vi)中 使用各种添加元素。选自钴(Co)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)、锑(Sb) 和锗(Ge)的至少一种添加元素(X)可以作为添加元素的具体优选例来 举例。使用添加元素(X)可以降低熔化的无铅焊料的表面张力，提高润 湿性。例如，日本专利申请No. 65858/2004描述通过加入钴(Co )、镍(Ni) 和钯(Pb)可降^f"面张力。对于在根据本发明的无铅焊料中作为添加元素的所有的钴、钛、镍、 钯、锑和锗，其添加量优选不低于0. 005 wa且不高于0. 5 wt%。当添加 量低于0. 005 wtM时，不能保证满意的表面张力降低。另一方面，当添加 量高于O. 5w04时，在某些冷却条件下可能形成粗大的金属间化合物，这 样，机械性能有时会恶化。当无铅焊料中含有多种添加元素(X)时，添 加元素(X)的总含量优选不高于1. 0 wt%，特别优选不高于0. 7 wt、当根据本发明的无铅焊料是Sn-Cu-Ta基无铅焊料(iv)、 Sn-Ag-Ta 基无铅焊料(v)或Sn-Cu-Ag-Ta基无铅焊料(vi)时，除了上迷的添加元素 (X)外，还可以可选使用其它添加元素。选自铟(In)和铋(Bi)的至少一 种添加元素(Y)可例举为其它添加元素的具体优选例。当在根据本发明的 无铅焊料中使用添加元素(Y)时，添加元素(X)可以有也可以没有。并且， 在根据本发明的无铅焊料中，只要得到本发明的效果，除了添加元素(X) 和添加元素(Y)以外也可以存在其它添加元素。铟(In)主要是一种用于降低无铅焊料熔点的成份，通过考虑到所应 用于的电子元件的允许温度范围与材料成本之间的平衡而适当地规定。
一般说来，从抗氧化角度来看，铟的加入量优选不高于10.0 wt%，特别 优选不高于5. 0 wt%。铋(Bi)主要是一种用于降低无铅焊料熔点的成份，并且铋的组成没 有具体限制。但是，如上所述，当必须保证焊接强度和可靠性时，铋含 量应不高于5 wt%，特别优选0.1 wt。/。到1. 0 wt%。特别在同时含有铋和 铟时，铋、含量优选在0.1 wt。/。到1. 0 w"/4的范围内。根据本发明的无铅焊料(i)到(vi)和根据本发明的可选地含有添加 元素(X)和添加元素(Y)的无铅焊料可以非常容易且效果好地经受塑性加 工，例如，挤出、轧制和拉丝。并且，当作为焊料时，根据本发明的无 铅烊料(i)到(vi)和根据本发明的可选地含有添加元素(X)和添加元素(Y) 的无铅焊料在焊料所需的各种性能上都非常优异，例如，连接强度、机 械性能和润湿性。因此，本发明可提供具有优异连接强度和可靠性的焊接接合产品， 特别是具有各种电子元件的电子部件，例如LED发光元件、SED(表面传 导电子发射显示器)或连接其上的安装基板。根据本发明的无铅焊料可采用任何所需方法制造而没有特别的限 制。例如根据本发明的无铅焊料可以通过在或高于每一种组份熔点的温 度下，熔体搅拌(kneading)必需的组份，例如，锡(Sn)、钽(Ta)、锌 (Zn)、铋(Bi)、铜(Cu)、或银(Ag),可选组份，例如，添加元素(X)或添 加元素(Y)，有必要的话还可以添加其它组份以提供具有预期成份的无铅 焊料，然后冷却混合物而制造出来。根据本发明的无铅焊料优选制造方 法为，将构成预期无铅焊料所需含量或更低含量的锡与一种或至少两种 上述的必需的组份和/或可选的组份事先合金化，然后将已合金化的产品 (预合金化产品)与所需锡含量的剩余量和必需的组份和/或可选组份的 剩余量合金化，以提供预期的无铅焊料。这样，可以很容易地制造出含 有均匀且紧密分歉的锡和上述金属组份的焊料。为了阻止由于无铅焊料 氧化所导致的性能恶化，无铅焊料和它的组成成份优选在惰性气氛下处 理，例如氮气、氩气、或氦气气氛。根据本发明的无铅焊料在室温下是固体或糊，这取决于例如，无铅 焊料的组成、具体制造条件和其它条件。
这样制造的根据本发明的无铅焊料可以非常容易且效果好地经变塑 性加工，例如，挤出、轧制和拉丝。并且，当用作焊料时，才艮据本发明 的无铅焊料在焊料所需的各种性能上都非常优异，例如，结合强度、机 械性能和润湿性。根据本发明的无铅焊料的润湿性为，JIS Z 3198-3所规定的润湿铺 展百分比OO，对(i) Sn-Ta基无铅焊料为75到80%,对(ii) Sn-Zn-Ta 基无铅焊料为60到70%,对(iii) Sn-Bi-Ta基无铅焊料为80到90%， 对(iv) Sn-Cu-Ta基无铅焊料为70到85%,对(v) Sn-Ta-Ag基无铅焊料 为75到85 % ，对(vi) Sn-Cu-Ag-Ta基无铅焊料为75到85 % ,对这些无 铅焊料的每一种来说，与上述除了不含钽之外均相同的焊料相比，润湿 性(铺展百分比)可实现提高15%或更高。无铅焊料的润湿性可以通过在基板上放置预定厚度的焊料层，在空 气气氛中将该组合件加热到焊料熔点或该熔点以上的温度，视觉观察由 熔融焊料形成的焊料膜的状态。图1为显示带状焊料(2)的状态的图，它是由尺寸为长25mm x宽25mm x厚150 y m的Sn-3Ag-0， 5Cu-4In-0. 05Ta带状焊料作为根据本发明的焊 料，将带状焊料放在涂有焊剂的无氧铜片(l)上，在温度250。C热处理 组合件以熔化焊料然后凝固焊料后提供的。图2为显示除了使用 Sn-3Ag-0. 5Cu以外与图1所示相同的带状焊料代替上述根据本发明的焊 料的图。图3为显示除了使用Sn-3Ag-0. 5Cu-4In以外与图1所示相同的 带状烊料代替上述根据本发明的焊料的图。>^1些图中可看出，杉li&本发明的无4&^料^W^的润湿性，在^Ji可 以形成具有J4^匀厚度的焊料膜。另一方面，对于其它焊料，由于润湿性碎 A;满意，"^p^^h^l^态净ici^排斥。因此，不能形成一个均匀的焊料膜， 并且出m^料非^^部分3或焊料膜的过分^^部分4。 jtW卜，焊料膜的轮廓不 清晰。对于润湿性差的焊料，不能够实现满意的焊接结^ 虽度，并且，更进一步， ^r^負^f料漏出而ii^非希望的区域。因此，这种焊料不适絲别^J于需要 高精;t^^^接质量的应用领域中，例如，作为用于高精度电子元件的连接或布 线的焊料。此外，焊料的润湿性可以通过落滴法测量熔融状态的焊料的表面张
力来评定。落滴法是一种利用这样的性质测量表面张力的方法，当液体 通过一个圆管开口滴落时，由于焊料液滴的重量克服了液滴的表面张力 而使得焊料液滴滴落。图4所示为本发明的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In-0. 05Ta焊料的熔体逐步从 一个直径为0. 7mm的圆形管开口流出的场合刚要滴落前焊料液滴的形状。 图5所示为用除了采用Sn-3Ag-0. 5Cu以外与图4所示相同的焊料代替图 4中的焊料的液滴形状。图6所示为用采用Sn-3Ag-0. 5Cu-4In以外与图 4所示相同的焊料代替图4中的焊料的液滴形状。在每个图中，熔融的焊 料的表面张力Y可以通过焊料液滴刚要滴落前的焊料液滴水平方向上的 最大直径de和在距离焊料液滴前端距离de的位置处的焊料液滴水平方 向上的直径ds的关系被计算出来Y =g* p (de) VH式中Y代^面张力；g代表重力常数；de代表最大直径；H代表校 正因子(H-ds/de),如上式所示，ds值越大，表面张力越低。焊料的表面张力越低，润 湿性越好。图4所示根据本发明的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In-0. ITa烊料的表面张力为 0. 40到0. 42N/m，图5所示传统的Sn-3Ag-0. 5Cu焊料的表面张力为0. 38到0.權/m， 图6所示传统的Sn-3Ag-0. 5Cu-4In焊料的表面张力为0.43到 0. 46N/m。从上述结果，明显看出在传统的Sn-3Ag-0.5Cu焊料中含有4In增加 了表面张力，在该焊料中含有O.lTa降低了表面张力从而实现好的润湿 性。根据本发明的无铅焊料具有优良的抗氧化能力，这样，极大的抑制 了由于氧化导致的各种性能的恶化，进而，不易产生主要由焊料氧化物 组成的所谓的"浮渣"。例如，对于根据本发明的无铅焊料，产生的浮渣 的数量减少到不含钽的无铅焊料所产生的浮渣的约五分之一左右。 [生产无铅焊料成形产品的工艺]根据本发明的无铅焊料成形产品的生产工艺的特征在于包括，溶解
行塑性加工来制备成形产品的塑性加工步骤。一般来说，传统的无铅焊料不能毫无困难地进行塑性加工，即使塑 性加工可以很成功完成，但难以获得作为焊料所需满足的机械性能、润 湿性和其它性能。另一方面，根据本发明的无铅焊料可以非常容易且效 果很好的被塑性加工，即使在塑性加工后，也具有作为焊料应满足的好 的机械性、润湿性能、焊接结合强度和其它性能。根据本发明的无铅焊料成形产品的制造工艺，可以容易地制造出具 有所需形状和尺寸的焊料成形产品，其具有作为焊料应满足的性能。在 本发明中，无铅焊料成形产品可以生产出用传统一般无铅焊料迄今无法 实现的形状，例如，带、丝或棒状。根据本发明的优选的带状无铅焊料成形产品的具体实例包括厚度为50到500 jam,尤其优选100到150 jam的那些。才艮据本发明的优选的丝 状无铅焊料成形产品的具体例包括丝直径为0.1 mm到1 mm,特别优选 0. 2 mm到0. 5 mm的那些。根据本发明的棒状无铅焊料成形产品的形状和 尺寸没有特别限制。但是，为了使得铸造的棒状无铅焊料成形产品中化 学成分的偏析最小化，冷却速度优选不低于l'C/sec。进而，棒状无铅焊 料成形产品的例子包括由挤出铸锭后将挤出物进行塑性加工例如礼制而 制造出的具有均勻组织的棒状无铅焊料成形产品，或通过直接轧制熔融 的无铅焊料来制造棒状无铅焊料成形制品。根据本发明的无铅焊料成形产品特别适合用作对如具有各种电子元 件部，如LED发光元件，和SEDs (表面传导电子发射显示器)和安装基 板进行焊接的焊料成形产品。根据本发明的无铅焊料和无铅焊料成形产品具有与传统含铅的锡焊 料基本相同的熔点，并且具有与传统无铅焊料和无铅焊料成形制品相当 或更优的出色的焊接强度和可靠性。 实施例[实施例1 ]熔化由务9. 0wt %锌-0. lwt %^^且成的无铅焊料，并将熔体铸成直径为 100mm、长300mm的^H"。然后，将^h挤压成10mm厚、70mm宽的;^材。然后^=}#材进行轧制，制成100Mm厚、70mm宽的带。然后，如图7所示，将附ij涂覆在图7中所示厚3咖、宽50mm、长60mm 的铜板100的表面上，然后将厚100ium、宽40mm、长50mm的带;J^f料102放 狄已涂覆的御板100上。接着，将厚0. 5咖、宽30咖、长40mm的镀有铜的S iN 狄101 ;M在带^^料102的上部。将组件在温度230匸、氮气气氛中加热 45秒以粉容。对由此获得的连接产品在-2 5 r至1251C的*下进行热循环测试。 在2000周期^^环测试后，连接产品用超声波探伤^ii，测。结果是，未 发现^^分离。 [实施例2 ];t^f匕由务0. 5wt %铜-2. 5wt %4艮-4. Owt %40~0. lwt %钽-0. lwt %钴纟赋的 无铅焊料，并挣熔体铸成直径为100mm、长300mm的^K然后，将^f挤压成 lOim厚、70mm宽的棒材。然后5 t^材进行轧制，制成100jum厚、70mm宽的带。然后，如图7所示，将荆'j涂覆絲3咖、宽50ran、长60mm的御feL100的 表面上，然后将厚100um、宽4m、长50nm的带^f料102iil^已涂覆的铜 板100上。接着，将厚0.5咖、宽30咖、长40nm的镀有铜的SiN基仗102M 在带^J^料101的上部。对组件在温度25(TC、氮气气氛中加热45秒以約容。对 由此荻得的连接产品在-25t:至125X:的^ff下进行皿环测试。在4000周期热 循环测^r，连接产品用超声波探伤 ^#^测。结果是，^L现^^分离。 [雄例1 ]熔化由务9. Owt %锌的无铅焊料，并挣熔体铸成直径为IOO咖、长300mm 的W。然后，将J3^f"挤压成截面为厚10mm、宽70mm。结果^jto截面垂直于 挤压方向在边缘部分出现许多^对经过挤压的材^Hi行轧制，制成厚ioo lim、宽40mm、长50mm的带;l^^料，将该焊^4刀割并用作样品。然后，用和实施例l相同的方式，将附'J涂覆在厚3咖、宽50mm、长60nm 的铜板100的表面上，然后将厚100jnm、宽40咖、长50咖的带状焊料102放 置在已涂覆的铜板100上。接着，将厚0. 5咖、宽30mm、长40mm的镀有铜的SiN 102 M在带;W料101的上部。对组件在温度230X:、氮气U中加热 45秒以粉容。对由处荻得的连接产品在-25X:至125X:的^Ht下进行^t环测试。 在750周期,环测试后，连接产品用超声波探伤^i^fm测。结果是，在 连^^品的四角;^现"i午多*。
权利要求
1. 一种含有锡(Sn)基合金的无铅焊料，所述锡基合金具有不低于0.005wt％且不超过2.0wt％的钽(Ta)含量。
2、 一种含有锡(Sn)基^的无铅焊料，所述锡基^r含有不低于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )、不低于0. lwt %且不超过10. Owt %的锌(Zn), 余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。
3、 一种含有锡(Sn)基^^i无铅焊料，所述锡基^^"有;pf氐于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )、不低于0. lwt %且不超过60. 0wt %的铋(Bi), 余量由锡(Sn)和不可避免的杂质《誠。
4、 一种含有锡(Sn)基^^l无铅焊料，所述锡基^^有不低于0. 005wt %且不超it2. Owt %的钽(Ta )、不低于O. lwt %且不超过l 0. Owt %的锢(In )， 余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。
5、 一种含有锡(Sn)基^r的无铅焊料，所述锡基^^"有;M氐于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过7. 5wt %的铜(Cu )， 余量由锡(Sn)和不可避免的杂质组成。
6、 一种含有锡(Sn)基鍵的无铅焊料，所述锡基^r含有不低于0. 005wt %且不超过2. Owt %的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过5. Owt %的银(Ag )， 余量由锡(Sn)和不可遊免的杂质组成。
7、 一种含有锡(Sn)基^r^无铅焊料，所述锡基^ir含有不低于0. 005wt %且不超过2. 0 %的钽(Ta )、不低于0. Olwt %且不超过5. Owt %的银(Ag )、不 低于0. Olwt %且不超过7. 5wt %的铜(Cu )，余量由锡(Sn)和不可避免的杂质 减。
8、 3t^利要求1至7中^-项所述的无铅焊料，其中所述锡基^ii一步 包^自铟和铋的至少一种附加元素(Y)。
9、 ^慎求8所述的无铅焊料，其中，在所述锡基合金中，选自铟和铋 的附加元素(Y)的短为，铟不超过10wt。/。且铋不超过60wt。/0。
10、 M5U'J^求1至9中^^项所述的无铅焊料，其中所述锡基^^一 步包含选自钴(Co)、钛(Ti)、镍(Ni)、钯(Pd)、锑(Sb)和锗(Ge)的至 少一种附加元素(X)。
11、 如^u'误求io所述的无铅焊料，其中，在所述锡基合金中，选自钴、 钛、镍、钯、锑和锗的附加元素(x)的好为，对于每种附加元素(x)， ^f: 不超过0.5wt。/。，当含有多种附加元素(x)时，多种附加元素(x)的总量不超 过l. Owt%。
12、 H5U'J^求1至11中任一项所述的无铅焊料，其是骨状、带状、丝状
13、 一种利用根据;M'漆求1至12中>(—项所述的无铅焊*接而成的 焊接接合产品。
14、 一种利用根据W'虔求1至12中^-项所述的无铅焊絲接而成的 电子部件。
全文摘要
本发明提供一种无铅焊料，其具有良好的抗氧化性能，并能容易并良好地进行塑性加工。该无铅焊料及无铅焊料成形制品可提供焊接接合制品，特别是电子部件，其有很高的可靠性，例如，机械强度和连接强度。本发明还提供用该无铅焊料连接而成的焊接接合产品及电子部件。
文档编号B23K35/26GK101209516SQ200610130968
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者久里裕二, 龙坦桐 申请人:株式会社东芝