NO333370B1 - Forbedringer i eller relatert til loddinger - Google Patents
Forbedringer i eller relatert til loddinger Download PDFInfo
- Publication number
- NO333370B1 NO333370B1 NO20072097A NO20072097A NO333370B1 NO 333370 B1 NO333370 B1 NO 333370B1 NO 20072097 A NO20072097 A NO 20072097A NO 20072097 A NO20072097 A NO 20072097A NO 333370 B1 NO333370 B1 NO 333370B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- copper
- solder
- tin
- silicon
- alloy
- Prior art date
Links
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims description 11
- 230000006872 improvement Effects 0.000 title description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 86
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 34
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 38
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 54
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 54
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 19
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 18
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 8
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910000597 tin-copper alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001174 tin-lead alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910020220 Pb—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020888 Sn-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019204 Sn—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N lead tin Chemical compound [Sn].[Pb] LQBJWKCYZGMFEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical group [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C13/00—Alloys based on tin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
Landscapes
- Mechanical Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Et blyfritt loddemiddel, omfattende fra ca. 96,8 % til ca. 99,3 % tinn, fra ca. 0,2 % til ca. 3,0 % kobber, fra ca. 0,02 % til ca. 0,12 % silisium, eventuelt fra ca. 0,005 % til ca. 0,01 % fosfor, og eventuelt fra ca. 0,005 % til ca. 0,01 % germanium.
Description
Forbedringer i eller relatert til loddinger
Foreliggende oppfinnelse vedrører loddemidler, særlig loddemidler som er i hovedsaken blyfrie.
Mange vanlige loddemidler inneholder bly som en hovedbestanddel. Slike loddemidler har ofte ønskede fysiske egenskaper, og bruken av blyholdige loddemidler er utstrakt i flere industrier, herunder også de som vedrører produksjonen av trykte kretskort.
Fra US 5410184A er det kjent bruk av Sn-Cu baserte loddemidler som et alternativ til det tradisjonelle Pb-Sn loddemiddelet.
Fra EP 1 468 777 er det også kjent et blyfritt loddemiddel.
Det foreligger imidlertid en økende etterspørsel etter blyfrie loddemidler, eksempelvis ut fra miljøhensyn, og det antas at i løpet av noen få år vil det i mange krav være forskrifter som krever at loddemidler som benyttes for fremstilling av en del produkter, skal inneholde lite eller intet bly.
En legeringstype som har vært benyttet som en erstatning for vanlige tinn-bly-loddemidler er tinn-kobber-legeringer, og en legering bestående av 99,3 % tinn og 0,7 % kobber er i utstrakt bruk i visse industrier. Egenskapene til en slik tinn-kobber-legering er imidlertid mindre ønskelige enn de man finner i de vanlige tinn-bly-legeringer, og særlig gjelder at tinn-kobber-legeringer har en dårligere styrke, en dårligere utmattingsmotstand og en høyere eutektisk temperatur enn den vanlige tinn-bly-legering.
Dette er særlig uheldig, fordi mange industrielle maskiner og prosesser er utformet for effektivt bruk av de vanlige tinn-bly-legeringer, og ideelt sett børen blyfri loddemiddelerstatning kunne brukes i de samme maskiner og prosesser uten behov for betydelige modifikasjoner av disse. Mange fabrikanter har imidlertid funnet at de eksisterende loddeprosesser må tilpasses betydelig for å muliggjøre bruk av blyfrie loddemidler, og en slik tilpassing av både prosesser og materialer anses som en dårlig bruk av ressurser, særlig fordi standarden eller kvaliteten til de gjenstander som fremstilles ved hjelp av de kjente blyfrie loddemidler, ofte vil være betydelig dårligere enn den man kan oppnå med de vanlige blyholdige loddemidlene.
Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et forbedret blyfritt loddemiddel.
Ifølge ett inventivt aspekt foreslås det derfor et i hovedsaken blyfritt loddemiddel som innbefatter fra 96,8 % til 99,3 % tinn, fra 0,2 % til 3,0 % kobber, og fra 0,02 % til 0,12 % silisium, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % fosfor, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium.
Fordelaktig innbefatter loddemidlet. 0,01 % fosfor.
Hensiktsmessig kan loddemidlet 0,01 % germanium.
Hensiktsmessig inneholder loddemidlet fra 0,7 % til 3,0 % kobber.
Fordelaktig inneholder loddemiddelet 0,7 % kobber og 0,02 % silisium Hensiktsmessig inneholder loddemiddelet 0,7 % kobber.
Hensiktsmessig inneholder loddemiddelet 2,0 % kobber.
Hensiktsmessig inneholder loddemiddelet 3,0 % kobber.
Ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen foreslås det en fremgangsmåte for preparering av et i hovedsaken blyfritt loddemiddel, innbefattende trinnene blanding av tinn, kobber og silisium på en slik måte at: andelen av tinn i loddemidlet er fra 96,8 % til 99,3 %, andelen av kobber i loddemidlet er fra 0,2 % til 3,0 %, og andelen av silisium i loddemidlet er fra 0,02 % til 0,12 %, og eventuelt tilsatt 0,005 % til 0,01 % fosfor i loddemiddelblandingen, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium i loddemiddelblandingen.
Hensiktsmessig innbefatter fremgangsmåten et trinn som innbefatter en inkludering av 0,01 % fosfor i loddemiddelblandingen.
Fordelaktig kan fremgangsmåten innbefatte en inkludering av 0,01 % fosfor i loddemiddelblandingen.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 0,01 % germanium i loddemiddelblandingen.
Hensiktsmessig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 0,7 % til 3,0 % kobber.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 0,7 % kobber og 0,02 % silisium i loddemiddelblandingen.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 0,7 % kobber.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 2,0 % kobber.
Hensiktsmessig innbefatter fremgangsmåten en inkludering av 3,0 % kobber.
Ifølge nok et inventivt aspekt foreslås det en fremgangsmåte ved lodding, innbefattende bruk av et i hovedsaken blyfritt loddemiddel innbefattende: fra 96,8 % til 99,3 % tinn, fra 0,2 % til 3,0 % kobber, og fra 0,02 % til 0,12 % silisium, eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % fosfor, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten bruk av et loddemiddel som inneholder 0,01 % fosfor.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten bruk av et loddemiddel som inneholder 0,01 % germanium.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten bruk av et loddemiddel som inneholder fra 0,7 % til 3,0 % kobber.
Hensiktsmessig innbefatter fremgangsmåten bruk av et loddemiddel som inneholder 0,7 % kobber og 0,02 % silisium.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten inkludering av 0,7 % kobber.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten inkludering av 2,0 % kobber.
Fordelaktig innbefatter fremgangsmåten inkludering av 3,0 % kobber.
For at oppfinnelsen lettere skal forstås, skal nå utførelsesformer beskrives, under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 er en tabell med sammenligning av mekaniske egenskaper til ulike legeringer, Fig. 2 er et kart som viser de mekaniske egenskapene til ulike legeringer, Fig. 3 er et kart som viser mekaniske egenskaper til ulike legeringer etter en aldring, Fig. 4 er en graf som viser strekkfastheten til ulike legeringer etter en aldring med varierende lengder, Fig. 5 viser flytegrensen til ulike legeringer etter en aldring med varierende lengder, Fig. 6 er en graf som viser bruddforlengelsen til ulike legeringer etter aldringer med varierende lengder, Fig. 7 er en graf som viser den energimengde som er nødvendig for oppnåelse av flyting for ulike legeringer, etter en aldring med varierende lengde, Fig. 8 er en graf som viser den energimengden som er nødvendig for brudd for ulike legeringer, etter en aldring med varierende lengde, Fig. 9 er en graf som viser styrken til ulike legeringer, etter aldring med varierende lengder, Fig. 10 og 11 er tabeller som viser mekaniske egenskaper for ulike legeringer, Fig. 12 er en differensial-skanderingskalorimeterkurve for en legering ifølge oppfinnelsen,
Fig. 13 viser fuktetiden for ulike legeringer ved ulike temperaturer, og
Fig. 14 viser fuktekreftene til ulike legeringer ved ulike temperaturer.
Hva angår tinn-kobber-loddemiddel som nevnt foran, har man funnet at tilsettingen av en liten prosentandel silisium til legeringen i vesentlig grad vil bedre legeringens egenskaper og kvalitet. Særlig har man funnet at en tilsetning av ca. 0,02 vekt-% til 0,12 vekt-% silisium til legeringen vil styrke legeringen, og også blant annet gi bedre duktilitet og bruddegenskaper.
Man antar at disse ønskede egenskapene kan skyldes silisiumets valens, som muliggjør dannelsen av en tetraedrisk silisid struktur, hvilket gir en polymerkjedestruktur av en fast løsning, som gir bedre bruddforlengelse.
Fig. 1 er en tabell som viser ulike mekaniske egenskaper for visse loddemidler, nemlig et vanlig 63 % tinn/37 % bly-loddemiddel, et 99,3 % tinn/0,7 % kobber-loddemiddel, et kjent tinn/kobber/nikkel-loddemiddel og seks andre loddemidler ved en tinnbasis og med 0,7 % kobber og henholdsvis 0,02 % silisium, 0,04 % silisium, 0,06 % silisium, 0,08 % silisium, 0,10 % silisium og 0,12 % silisium.
I fig. 1 kan man se at de fysiske egenskapene til tinn/kobber/silisium-loddemidler ifølge oppfinnelsen generelt er overlegne de for 99,3 % tinn/0,7 % kobber-loddemidlet, og ligger tett opptil de egenskapene som det vanlige 63 % tinn/37 % bly-loddemidlet har. I mange tilfeller er tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisium-loddemidlet den beste tilnærmingen til de egenskapene som et vanlig 63 % tinn/37 % bly-loddemiddel har, og man antar derfor at dette loddemidlet er en sterk kandidat som en direkte erstatning av det vanlige eller konvensjonelle loddemidlet.
Fig. 2 er en graf som viser utvalgte verdier fra tabellen i fig. 1, og grafen viser særlig hvordan disse verdiene kan variere med den mengde silisium som tilsettes en tinn/kobber-loddemiddelbasis for dannelse av et loddemiddel ifølge oppfinnelsen. Man kan se at de fleste av disse egenskapene vil ha et maksimum når andelen silisium i tinn/kobber-loddemiddelbasisen er ca. 0,02 %.
Av fig. 1 og 2 kan man se at tilsettingen av 0,02 % til 0,12 % silisium til tinn/kobber-legeringen gir en betydelig bedring av legeringens strekkstyrke, med verdier som er høyere enn for konvensjonell tinn/kobber-legering, og også høyere enn den for konvensjonell tinn/bly-legering. Denne økingen av strekkstyrken medfører ingen vesentlig reduksjon av bruddforlengelsen til tinn/kobber/silisium-legeringen, som viser seg å ha en utmerket duktilitet sammenlignet med den konvensjonelle tinn/bly-legeringen. Den energien som er nødvendig for å initiere en sprekk i legeringen er også betydelig større enn den som er nødvendig for å initiere en sprekk i den konvensjonelle tinn/bly-legeringen, og i den konvensjonelle tinn/kobber-legeringen.
De egenskaper for tinn/kobber/silisium-legeringer som er beskrevet foran kan ytterligere bedres ved å tilsette en mindre mengde germanium eller fosfor. Særlig vil tilsettingen av ca. 0,005 % til 0,01 % av ett av disse elementene gi ønskelige resultater, herunder øket styrke og en antioksidantvirkning.
Fig. 3 viser en graf med mekaniske egenskaper for legeringer etter en aldring, hvor legeringene ble utsatt for en temperatur på 125°C i 96 timer. Denne testen ble gjennomført for å finne hvordan legeringens egenskaper endres dersom en gjenstand fremstilt med bruk av legeringen skulle bli utsatt for en slik høy temperatur i lengre tid. Man vil se at en legering som inneholder en tinnbase, 0,7 % kobber, 0,02 % silisium og 0,01 % germanium, så vel som en legering inneholdende en tinnbase, 0,7 % kobber, 0,02 % silisium og 0,01 % fosfor, hadde en overlegen strekkfasthet UTS (ultimate tensile strength) enn den konvensjonelle tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisiumlegeringen. En fagperson vil forstå at disse legeringer derfor vil ha en øket motstand mot termisk utmatting eller kryping overtid, og at produkter fremstilt med slike loddemidler som beskrevet foran og inneholdende germanium eller fosfor, vil bibeholde sine ønskede fysiske og mekaniske egenskaper i lengre tid.
Fig. 4 viser strekkstyrken til ulike legeringer etter en aldring, hvor legeringene ble utsatt for en temperatur på 125°C i 24, 48 og 96 timer. Man kan se at legeringer ifølge den foreliggende oppfinnelsen har overlegen strekkstyrke etter aldring, sammenlignet med den konvensjonelle tinn/bly-legering, så vel som sammenlignet med den konvensjonelle tinn/kobber-legering. Fig. 5 viser flytegrensen til ulike legeringer etter en aldring som beskrevet foran, og også her ser man at legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse har en overlegen flytegrense etter aldring sammenlignet med de konvensjonelle tinn/bly- og tinn/kobber-legeringer. Også de legeringer ifølge oppfinnelsen som inneholder mindre mengder av germanium eller fosfor, oppviser en bedret flytegrense etter en betydelig aldring, sammenlignet med loddemidler ifølge oppfinnelsen som ikke inneholder germanium eller fosfor. Fig. 6 viser bruddforlengelsen til ulike legeringer etter en aldring som beskrevet foran, dvs. etter at de har vært utsatt for en temperatur på 125°C i 24, 48 og 96 timer. Man kan se at legeringer ifølge oppfinnelsen har en overlegen bruddforlengelse sammenlignet med konvensjonelt tinn/bly-loddemiddel, og også sammenlignet med en konvensjonell tinn/kobber-legering. Fig. 7 og 8 viser de energier som er nødvendig for at de ulike loddemidlene skal begynne å flyte eller bryte, etter en aldring som nevnt foran. Man kan her se at legeringen ifølge oppfinnelsen krever større energimengder for flyting og for bryting sammenlignet med det konvensjonelle tinn/bly-loddemidlet og sammenlignet med det konvensjonelle tinn/kobber-loddemidlet. Særlig vil tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisium-legeringen etter en aldring i 96 timer ved 125°C kreve 0,05 joule for flyting og 20,735 joule for bryting, mens den konvensjonelle tinn/bly-legeringen krever 0,038 joule for flyting og 5,647 joule for brudd. Til forskjell krever den konvensjonelle tinn/kobber-legeringen 0,018 joule for flyting og 5,364 joule for brudd. En fagperson vil forstå at denne legeringen ifølge oppfinnelsen vil være betydelig mer stabil over lengre tid enn de konvensjonelle tinn/bly- og tinn/kobber-legeringer. Fig. 9 viser styrken til ulike legeringer etter en aldring som beskrevet foran, og også her kan man se at legeringen ifølge oppfinnelsen har en overlegen styrke etter aldring sammenlignet med de konvensjonelle tinn/bly- og tinn/kobber-loddemidler.
Det har også blitt funnet at tilsetningen av silisium til en tinn/kobber-loddelegering bedrer de mekaniske egenskapene til legeringen når den utsettes for høye temperaturer. Fig. 10 viser de mekaniske egenskapene til den konvensjonelle tinn/bly-legering, den konvensjonelle tinn/kobber-legering og tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisium-legeringen ifølge oppfinnelsen når disse har vært utsatt for temperaturer på 23°C, 25°C og 125°C. Mens UTS, YS (flytegrensen), bruddforlengelsen, energien for flyting, energien for brudd og styrken til samtlige av legeringene reduseres under påvirkning av høye temperaturer, viser legeringen ifølge oppfinnelsen en mindre reduksjon av disse faktorene under slike forhold. Eksempelvis faller UTS forden konvensjonelle tinn/bly-legering med ca. 71,2 % når temperaturen øker fra 23 C til 125 °C, mens UTS for legeringen ifølge oppfinnelsen bare synker ca. 53,04 % når legeringen utsettes for samme temperaturstigning. Fig. 11 viser en tabell med UTS, YS, bruddforlengelse, energi for flyting, energi for brudd og styrken til den konvensjonelle tinn/bly-legering, den konvensjonelle tinn/kobber-legering og tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisium-legeringen ifølge oppfinnelsen når ulike tverrhodehastigheter benyttes i strekkprøveutstyret. Av tabellen kan man se at legeringen ifølge oppfinnelsen har betydelig mer stabile mekaniske karakteristika under de ulike hastigheter sammenlignet med de konvensjonelle legeringer. Fig. 9 viser skanderingskalorimeterkurvene til tinn/0,7 % kobber/0,02 % silisium-legeringen ifølge oppfinnelsen, og man ser at tilsettingen av silisium til denne legeringen har liten eller ingen innvirkning på smeltetemperaturen. Denne legeringen ifølge oppfinnelsen bibeholder derfor de ønskede fukteegenskapene som 99,3 % tinn/0,7 % kobber-legeringen har, så som fuktetid og fuktekraft. Fig. 13 og 14 viser fuktetidene og fuktekreftene for visse temperaturer for ulike legeringer, og man kan se at legeringene ifølge oppfinnelsen har fuktekarakteristika som ligner meget på de for den konvensjonelle tinn/kobber-legering.
Det antas at for loddemidlene ifølge oppfinnelsen og som beskrevet her vil kobberet kunne være tilstede fra ca. 0,2 % til ca. 3,0 %. Fordelaktig har loddemidlet fra ca. 0,7 % til ca. 3,0 % kobber.
I utførelseseksempler av oppfinnelsen kan et loddemiddel, som beskrevet her og i samsvar med oppfinnelsen, innbefatte ca. 0,5 % til 0,9 %, mer foretrukket 0,7 % kobber, 1,8 % til 2,2 %, mer foretrukket 2,0 % kobber, eller 2,8 % til 3,2 %, mer foretrukket 3,0 % kobber. Andelen av silisium kan ligge rundt ca. 0,02 % til 0,03 %.
En fagperson vil forstå at oppfinnelsen representerer i hovedsaken blyfrie legeringer med betydelig bedrede egenskaper sammenlignet med konvensjonelle blyfrie loddemidler. Det antas derfor at legeringer ifølge oppfinnelsen kan benyttes som direkte erstatninger for konvensjonelle blyholdige loddemidler, særlig for bruk ved bølgelodding.
I kravene kan de i hovedsaken blyfrie loddemidlene bestå av de opplistede komponenter, med andre ord de innbefatter disse komponenter, bortsett fra uunngåelige urenheter. Dette behøver ikke nødvendigvis være tilfellet.
Brukt her i beskrivelsen og i kravene skal uttrykkene "innbefatter" og lignende bety at de spesifiserte trekk, trinn eller tall inngår. Uttrykkene skal ikke tolkes slik at de derved utelukker tilstedeværelsen av andre trekk, trinn eller komponenter.
De trekk som er beskrevet i denne beskrivelsen, eller i kravene, eller som fremgår av tegningene, uttrykt i sine spesifikke former eller i form av et middel for gjennomføring av en funksjon, eller som en fremgangsmåte eller prosess for oppnåelse av et gitt resultat, kan benyttes for realisering av oppfinnelsen i ulike former, hver for seg eller i kombinasjon.
Claims (24)
1.
Et blyfritt loddemiddel, karakterisert ved at det omfatter: fra 96,8 % til 99,3 % tinn, fra 0,2 % til 3,0 % kobber, fra 0,02 % til 0,12 % silisium, eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % fosfor, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium.
2.
Loddemiddel ifølge krav 1,karakterisert ved at det inneholder 0,01 % fosfor.
3.
Loddemiddel ifølge krav 1 eller 2,
karakterisert ved at det inneholder 0,01 % germanium.
4.
Loddemiddel ifølge et av de foregående krav,
karakterisert ved at det inneholder fra 0,7 % til 3,0 % kobber.
5.
Loddemiddel ifølge et av de foregående krav,
karakterisert ved at det innbefatter: 0,7 % kobber og 0,02 % silisium.
6.
Loddemiddel ifølge et av de foregående krav,
karakterisert ved at det inneholder 0,7 % kobber.
7.
Loddemiddel ifølge et av kravene 1-4,
karakterisert ved at det inneholder 2,0 % kobber.
8.
Loddemiddel ifølge et av kravene 1-4,
karakterisert ved at det inneholder 3,0 % kobber.
9.
Fremgangsmåte ved preparering av et blyfritt loddemiddel, karakterisert ved at den omfatter trinnet med å blande tinn, kobber og silisium slik at: andelen av tinn i loddemidlet vil være fra 96,8 % til 99,3 %, andelen av kobber i loddemidlet kan være fra 0,2 % til 3,0 %, andelen av silisium i loddemidlet vil være fra 0,02 % til 0,12 %, eventuelt tilsatt 0,005 % til 0,01 % fosfor i loddemiddelblandingen, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium i loddemiddelblandingen.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 9,
karakterisert ved en inkludering av 0,01 % fosfor i loddemiddelblandingen.
11.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved inkludering av 0,01 % germanium i loddemiddelblandingen.
12.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-11,
karakterisert ved inkludering fra 0,7 % til 3,0 % kobber.
13.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-12,
karakterisert ved en inkludering av 0,7 % kobber og 0,02 % silisium i loddemiddelblandingen.
14.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-13,
karakterisert ved en inkludering av 0,7 % kobber.
15.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-12,
karakterisert ved en inkludering av 2,0 % kobber.
16.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-12,
karakterisert ved en inkludering av 3,0 % kobber.
17.
Fremgangsmåte ved lodding, karakterisert ved at den omfatter trinnet med å benytte et blyfritt loddemiddel bestående av: fra 96,8 % til 99,3 % tinn, fra 0,2 % til 3,0 % kobber, og fra 0,02 % til 0,12 % silisium, eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % fosfor, og eventuelt fra 0,005 % til 0,01 % germanium.
18.
Fremgangsmåte ifølge krav 17,
karakterisert ved at det benyttes et loddemiddel som inneholder 0,01 % fosfor.
19.
Fremgangsmåte ifølge krav 17,
karakterisert ved at det benyttes et loddemiddel som inneholder 0,01 % germanium.
20.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17-19,
karakterisert ved en inkludering av fra 0,7 % til 3,0 % kobber.
21.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17-20,
karakterisert ved at det benyttes et loddemiddel med 0,7 % kobber og 0,02 % silisium.
22.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17-21, karakterisert ved en inkludering av 0,7 % kobber.
23.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17-20, karakterisert ved en inkludering av 2,0 % kobber.
24.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 17-21, karakterisert ved en inkludering av 3,0 % kobber.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0423860A GB2406101C (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Improvements in ro relating to solders |
| PCT/GB2005/003338 WO2006045995A1 (en) | 2004-10-27 | 2005-08-26 | Improvements in or relating to solders |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20072097L NO20072097L (no) | 2007-06-06 |
| NO333370B1 true NO333370B1 (no) | 2013-05-13 |
Family
ID=33515637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20072097A NO333370B1 (no) | 2004-10-27 | 2007-04-23 | Forbedringer i eller relatert til loddinger |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20060088439A1 (no) |
| EP (1) | EP1815034B1 (no) |
| JP (1) | JP4048288B2 (no) |
| KR (1) | KR100886768B1 (no) |
| CN (1) | CN100497693C (no) |
| AT (1) | ATE417941T1 (no) |
| AU (1) | AU2005298466B2 (no) |
| BR (1) | BRPI0517384B1 (no) |
| DE (1) | DE602005011848D1 (no) |
| DK (1) | DK1815034T3 (no) |
| GB (1) | GB2406101C (no) |
| HK (1) | HK1105668A1 (no) |
| IL (1) | IL180932A (no) |
| MX (1) | MX2007003369A (no) |
| MY (1) | MY136213A (no) |
| NO (1) | NO333370B1 (no) |
| RU (1) | RU2356975C2 (no) |
| WO (1) | WO2006045995A1 (no) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8308053B2 (en) | 2005-08-31 | 2012-11-13 | Micron Technology, Inc. | Microfeature workpieces having alloyed conductive structures, and associated methods |
| US7629249B2 (en) | 2006-08-28 | 2009-12-08 | Micron Technology, Inc. | Microfeature workpieces having conductive interconnect structures formed by chemically reactive processes, and associated systems and methods |
| CN103008903A (zh) * | 2007-08-14 | 2013-04-03 | 株式会社爱科草英 | 无铅焊料组合物及使用它的印刷电路板与电子器件 |
| WO2009022758A1 (en) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Ecojoin | Pb-free solder compositions and pcb and electronic device using the same |
| EP2179815A4 (en) * | 2007-08-24 | 2010-09-08 | Toshiba Kk | BINDING COMPOSITION |
| CN101554684A (zh) * | 2009-05-19 | 2009-10-14 | 广州瀚源电子科技有限公司 | 一种无铅焊料的减渣方法 |
| JP6008101B2 (ja) * | 2012-08-11 | 2016-10-19 | 千住金属工業株式会社 | 電力用はんだ |
| JP5872114B1 (ja) * | 2014-04-30 | 2016-03-01 | 株式会社日本スペリア社 | 鉛フリーはんだ合金 |
| RU2584357C1 (ru) * | 2014-11-26 | 2016-05-20 | Открытое акционерное общество "Композит" (ОАО "Композит") | Припой для пайки алюминия и его сплавов |
| BE1025771B1 (nl) * | 2017-12-14 | 2019-07-08 | Metallo Belgium | Verbeterde koperproductiewerkwijze |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2612035B1 (fr) * | 1987-03-03 | 1989-05-26 | Loire Electronique | Machine de soudage a l'etain avec pare-vague automatique, pour cartes a circuit imprime |
| TW251249B (no) * | 1993-04-30 | 1995-07-11 | At & T Corp | |
| JP3107483B2 (ja) * | 1993-07-13 | 2000-11-06 | 日本アルミット株式会社 | 無ないし低含鉛半田合金 |
| US5410184A (en) * | 1993-10-04 | 1995-04-25 | Motorola | Microelectronic package comprising tin-copper solder bump interconnections, and method for forming same |
| US5520752A (en) * | 1994-06-20 | 1996-05-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Composite solders |
| JPH0970687A (ja) * | 1995-07-04 | 1997-03-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 無鉛はんだ合金 |
| WO1997009455A1 (en) | 1995-09-01 | 1997-03-13 | Sarnoff Corporation | Soldering composition |
| JP3874031B2 (ja) | 1995-11-29 | 2007-01-31 | 内橋エステック株式会社 | 無鉛はんだ合金 |
| KR980006783A (ko) | 1996-05-13 | 1998-03-30 | 이. 힐러 윌리엄 | 저가의 위상 고정 모터 제어 방법 및 구조 |
| JPH1071488A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 錫−銀系半田合金 |
| KR19980068127A (ko) * | 1997-02-15 | 1998-10-15 | 김광호 | 납땜용 무연 합금 |
| JPH10314980A (ja) | 1997-05-14 | 1998-12-02 | Sony Corp | はんだ材料 |
| JP3719624B2 (ja) * | 1997-06-07 | 2005-11-24 | 内橋エステック株式会社 | 電子部品実装用はんだ及び電子部品の実装方法 |
| JPH11221694A (ja) | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Hitachi Ltd | 鉛フリーはんだを用いた実装構造体およびそれを用いた実装方法 |
| JP2000141078A (ja) | 1998-09-08 | 2000-05-23 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 無鉛ハンダ |
| JP2000153388A (ja) * | 1998-09-14 | 2000-06-06 | Murata Mfg Co Ltd | はんだ付け物品 |
| WO2000018536A1 (fr) | 1998-09-30 | 2000-04-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Materiau de brasage et dispositif electrique/electronique utilisant celui-ci |
| JP2000326088A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-11-28 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 無鉛ハンダ |
| JP3753168B2 (ja) | 1999-08-20 | 2006-03-08 | 千住金属工業株式会社 | 微小チップ部品接合用ソルダペースト |
| JP2001071173A (ja) * | 1999-09-06 | 2001-03-21 | Ishikawa Kinzoku Kk | 無鉛はんだ |
| JP2002248596A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-03 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐酸化性に優れる鉛レス半田ボール |
| JP2002373824A (ja) * | 2001-04-11 | 2002-12-26 | Miura Gokin Kogyosho:Kk | 金属化プラスチックフィルムコンデンサの外部電極用無鉛合金 |
| TW592872B (en) * | 2001-06-28 | 2004-06-21 | Senju Metal Industry Co | Lead-free solder alloy |
| SG139507A1 (en) * | 2001-07-09 | 2008-02-29 | Quantum Chem Tech Singapore | Improvements in or relating to solders |
| KR100366131B1 (ko) * | 2001-11-21 | 2002-12-31 | 이재옥 | 드로스 발생이 적은 저융점 무연땜납 |
| US7282175B2 (en) * | 2003-04-17 | 2007-10-16 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder |
| GB2431412B (en) * | 2005-10-24 | 2009-10-07 | Alpha Fry Ltd | Lead-free solder alloy |
-
2004
- 2004-10-27 GB GB0423860A patent/GB2406101C/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-01-28 US US11/046,417 patent/US20060088439A1/en not_active Abandoned
- 2005-02-25 JP JP2005050173A patent/JP4048288B2/ja active Active
- 2005-08-26 EP EP05775216A patent/EP1815034B1/en active Active
- 2005-08-26 CN CNB2005800365688A patent/CN100497693C/zh active Active
- 2005-08-26 DE DE602005011848T patent/DE602005011848D1/de active Active
- 2005-08-26 AU AU2005298466A patent/AU2005298466B2/en active Active
- 2005-08-26 AT AT05775216T patent/ATE417941T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-08-26 RU RU2007116722/02A patent/RU2356975C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-08-26 WO PCT/GB2005/003338 patent/WO2006045995A1/en active Application Filing
- 2005-08-26 DK DK05775216T patent/DK1815034T3/da active
- 2005-08-26 KR KR1020077007046A patent/KR100886768B1/ko active IP Right Grant
- 2005-08-26 BR BRPI0517384-1A patent/BRPI0517384B1/pt active IP Right Grant
- 2005-08-26 MX MX2007003369A patent/MX2007003369A/es active IP Right Grant
- 2005-10-27 MY MYPI20055070A patent/MY136213A/en unknown
-
2007
- 2007-01-24 IL IL180932A patent/IL180932A/en active IP Right Grant
- 2007-02-12 US US11/674,075 patent/US7472817B2/en active Active
- 2007-04-23 NO NO20072097A patent/NO333370B1/no not_active IP Right Cessation
- 2007-10-09 HK HK07110911.8A patent/HK1105668A1/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006045995A8 (en) | 2007-04-12 |
| KR100886768B1 (ko) | 2009-03-04 |
| GB2406101A (en) | 2005-03-23 |
| CN101080505A (zh) | 2007-11-28 |
| EP1815034B1 (en) | 2008-12-17 |
| BRPI0517384A (pt) | 2008-10-07 |
| MX2007003369A (es) | 2008-03-05 |
| GB2406101A8 (en) | 2005-11-07 |
| GB2406101B (en) | 2006-08-02 |
| AU2005298466A1 (en) | 2006-05-04 |
| NO20072097L (no) | 2007-06-06 |
| ATE417941T1 (de) | 2009-01-15 |
| CN100497693C (zh) | 2009-06-10 |
| GB0423860D0 (en) | 2004-12-01 |
| JP4048288B2 (ja) | 2008-02-20 |
| AU2005298466B2 (en) | 2008-11-20 |
| HK1105668A1 (en) | 2008-02-22 |
| RU2356975C2 (ru) | 2009-05-27 |
| KR20070049229A (ko) | 2007-05-10 |
| BRPI0517384B1 (pt) | 2017-06-27 |
| IL180932A (en) | 2013-03-24 |
| MY136213A (en) | 2008-08-29 |
| IL180932A0 (en) | 2007-07-04 |
| JP2006123001A (ja) | 2006-05-18 |
| GB2406101C (en) | 2007-09-11 |
| US7472817B2 (en) | 2009-01-06 |
| EP1815034A1 (en) | 2007-08-08 |
| RU2007116722A (ru) | 2008-12-10 |
| DK1815034T3 (da) | 2009-04-06 |
| DE602005011848D1 (de) | 2009-01-29 |
| US20070125834A1 (en) | 2007-06-07 |
| WO2006045995A1 (en) | 2006-05-04 |
| US20060088439A1 (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO333370B1 (no) | Forbedringer i eller relatert til loddinger | |
| KR100510046B1 (ko) | 전자부품접합용전극의땜납합금및납땜방법 | |
| US20220324063A1 (en) | High temperature ultra-high reliability alloys | |
| JP6042680B2 (ja) | 無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物及びプリント配線板 | |
| KR20100135304A (ko) | 원자력용 고강도 Ｎｉ기 합금관 및 그 제조 방법 | |
| CN101862921B (zh) | 含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料 | |
| CN109352208B (zh) | 一种Sn-Bi系低银无铅钎料合金及其制备方法 | |
| CN105583547A (zh) | 一种SnBi系无铅焊料及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Effect of cerium on microstructure and mechanical properties of Sn-Ag-Cu system lead-free solder alloys | |
| TW201704491A (zh) | 用於嚴苛環境之電子應用的高可靠度無鉛焊料合金 | |
| Chen et al. | The Effects of Gallium Additions on Microstructures and Thermal and Mechanical Properties of Sn‐9Zn Solder Alloys | |
| JP2016145380A (ja) | 大型鍛造用鋼及び大型鍛造部品 | |
| Morando et al. | Microstructure evolution during the aging at elevated temperature of Sn-Ag-Cu solder alloys | |
| Morando et al. | Influence of aging on microstructure and hardness of lead-free solder alloys | |
| TW201724299A (zh) | 抗高溫時效高強度無鉛焊錫 | |
| US11732330B2 (en) | High reliability lead-free solder alloy for electronic applications in extreme environments | |
| US3380821A (en) | Heat treatable creep resistant solder alloy | |
| Ribeiro et al. | Creep behavior of a solder paste with Bi addition | |
| Ribeiro et al. | Influence of the Microstructure on the Creep Behaviour of Tin-Silver-Copper Solder | |
| Yeh | Evaluation of the mechanical properties of a ternary Sn-20In-2.8 Ag solder | |
| Ali et al. | High impact reliability and high temperature performance of Fe and Bi added Sn-1Ag-0.5 Cu solder alloys | |
| Baated et al. | Sn–Ag–Cu soldering reliability as influenced by process atmosphere | |
| CN106825979A (zh) | 一种低熔点Sn‑Zn‑Bi‑Mg系无铅焊料及其制备方法 | |
| Fenglian et al. | A new low-Ag lead free solder alloy and the reliability | |
| WO2018110357A1 (ja) | 溶接施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CREP | Change of representative |
Representative=s name: PROTECTOR INTELLECTUAL PROPERTY CONSULTANTS AS, PO |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |