32SS04 A7 B7 五、發明説明（） 本發明偽有關一種軟焊合金，詳言之偽有蘭將電子構 件裝配於印刷基板時所用的合金，而適用於被施加溫度循 環等反覆熱應力以容易産生疲勞的環境下所用的電子構件 之焊接部的軟焊合金。 (先行技術） 一般，將1子構件裝配於印刷基板時，均使甩軟焊合 金，而考慮電子構件對印刷基板的熱影镳及工作性等，均 使用較低融點且焊接性良好的錫-鉛共晶近邊（鐲6 3-鉛）的 軟焊合金。使用此種軟焊合金的焊接法，乃有浸漬於熔融 軟焊料的浸漬法，使用軟膏或泡沫軟焊料的烘爐法及以烙 鐵將含脂軟焊條加以焊接的烙鐵軟焊法等。 組合於電子機器類的印刷基板，乃隨着電子機器開關 的開或闕，經常被曝露於反覆加熱及冷却的溫度循環的環 境下。當焊接部被曝露於此種溫度循琛的環境時，由於電 子構件與印刷基板的熱膨脹偽數差而産生熱應力，最終在 焊接部會産生龜裂而導致破壤。此乃因軟焊料比其他的焊 接部材料在強度上為軟弱之故，在焊接部的熱應力會集中 於軟焊料所致。 «濟央梯率局貝工消費合作社印装 以往，對於受到熱力而容易破壤的焊接部，乃採取 將焊接的構件導線加以轚曲使熱應力不直接負載於焊料的 構件裝配形態的設計對策，或在電子構件裝配後的焊接部 再施加軟焊烙鐵工作以增加焊料量的增強焊接部對策等。 然而，由於近年的電子機器類的高密度裝配化及電子 構件的導線或電極或基板襯.盤的短小化等使其焊接部微小 -4- 83.3.10,000 i w (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁) 本紙張尺A逋用中國國家揉率（CNS ) A4规格（210X297公釐） I A7 B7 五、發明説明（） 化之故，焊接部的裝配形態之設計或良好裝《(fillet)之 形成以及充份焊料量的確保等均變成甚難。又，由於高密 度裝配化及電子機器類之高機能化以及小型化等，使1子 機器類具有搰帶性之故，其使用環境亦大幅度被擴大，而 焊接部比以往被曝露於較苛環境的機會亦增多。因此，電 子機器類不但被要求其焊接部的更可靠性，而且增強更一 層的駙痠勞性亦被要求。對於此種焊料的要求，乃在錫-鉛条合金中添加第三元素，以試圓増強其焊料的強度。 在錫-鉛系合金中添加第三種元素的例，乃有特開平 1 - 1 2 7 1 9 2號公報，特閧平1 - 2 3 7 0.9 5號公報等，而添加綈 ，絪，銀，銅，碲等，以提高其耐疲勞性。 如上述，已被提案過各種軟焊合金，而大多偽在錫-鉛合金中添加第三種元素，使在焊料组織中的錫相與鉛相 之粒界間析出一種金屬間化合物，藉由此種化合物將結晶 粒成長及塑性變形加以抑制的銷接效果（Pinning effeet) ，以提高合金的強度及其耐«升性，而試圈增進其《疲努 性。 但是，在焊料的凝固組鏰中若過分析出金颶間化合物 面 之 注 I ! % 訂 經濟部中央揉準f工消费合作杜印«. 屬液起加之 金在引添高 的，所，甚 遊使時如性 浮即觸例應 所。接。反 中虡相虡的 料之料之氣 。焊性焊性氣 性融作融動與 動熔工熔流但 流‘在化與其， 其-惡板、低果 碍時有基降效 阻法而於有性 並滇物由亦勞 點浸異，，疲 融於於解降_耐 昇用羼熔下有 上使係勻度具 起，，均溫雖 引其物中性金 會尤合態時合 ,化狀暫的 時 間體的碲 83.3.10,000 本紙張尺度逍用中國國家標率（CNS > A4规格（210Χ297公釐） 4 ο3 53 A7B7 明 説 明發 用時 使用 ，使 此期 因長 〇 乏 少缺 減 ， 置化 碲變 的易 中容 料分 焊組 使成 ， 梢 中的 渣金 浮合 於 ， 化時 。 漠法性 會漬定 ，浸穩 故於的 要 概 明 發 本 β 舅 會 力 應 熱 的 部 接 焊 於 由 偽 壤 破 努 疲 的 焊 軟 述 上 如 而則 ;和 力緩 應的 熱力 的應 部着 接隨 焊 〇 收和 吸緩 會以 料加 焊力 -應 之的 言料 換材 ， 部 致接 所：焊 料於 焊載 於負 中將 金 ， 出小 析較 分量 過歪 中的 纗料 組焊 固於 凝用 的作 料而 焊力 〇 應 m熱 破於 致由 導若 會 ， 遂時 ,物 形合 變化 料間 焊屬 蠕的 & 部 及接 果焊 效将 的要 料需 焊則 高 ， 提時 可大 而較 果料 效歪 接的 銷料 的桿 物於 合用 化作 間但 屬 ， 金等 由性 則升 者的 小BI 微較 部且 接硬 焊較 或着 件在 構存 的分 大遇 較 ， 量中 熱嫌 發組 。固 力凝 拒 勺 的 料 和焊 緩在 以當 加 0 力甚 應尤 部不. 接 ， 焊務 低職 降的 會 件 而構 性持 展保 延有 的具 料亦 焊料 碍焊 阻 ， 會着 則再 • 0 時力 物能 合和 化緩 間力 屬鼴 金的 用 件 0 構質 持性 保面 備方 兼兩 須之 必性 金展 合延 焊的 軟力 ， 應 此熱 因和 0 鐘 性碍 展阻 延不 其及 盧以 考度 僅強 得的 *+'-0 (請先聞讀背面之注f項再填寫本買) 經濟部中央梯準f工消费合作社印*. 會時 中態 鐵狀 組賭 固液 凝在 種 在一 有供 具提 金欲 合 ， 焊點 軟缺 0 的 往物 以合 於化 鑑間 乃靥 明金 發出 本析 分 過 亦之 中性 織展 組延 固的 凝金 其合 在碍 , 阻 時不 態在 狀並 0 , 固物 在合 且化 而間 .屬 融金 熔出 勻析 均分 可過 但 會 不不 烘的 ..性 法努 潰疲 浸射 於異 付優· 應有 能具 以的 ，法 量方 加煶 添軟 的有 素所 元等 分法 組鐵 其烙 制焊 C 抑軟金 内 ，合 度法焊 程爐軟 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4洗格（210 X 297公釐） 83.110,000 ψ Α7
五、發明説明（） 錢濟部中央榣率f工消費合作社印裝 本發明人等，對於提高軟焊合金之酎疲努性的方法， 銳意加以研究，結果發現在錫-鉛系合金中同時添加銻、 鎳的合金或同時添加銻、鎳、銀的合金時，可提髙其酎疲 勞性，遂完成本發明。 本發明的軟焊合金，其特擻乃由錫6 0〜7 0重量％，’銻 0.1〜2重量％，鎳0.Q05〜Q.2重量％，其餘為鉛所組成 ，或視需要再添加銀，亦即，由鎢60〜70重量％，銻0.1 〜2重量％，鎳0.005〜0.2重量％，銀0.1〜2重量％， 其餘為鉛所組成。再蹵，本發明的軟焊合金，亦可再添加 少置的磷，則由錫60〜70重量％，銻0.1〜2重：S%,鏍 0 . 0 0 5〜0.2重置％,磷0.001〜0.05重量％其餘為鉛所 组成，或由錫60〜70重董％,銻0.1〜2重量％,鎳0.005 〜0.2重置％，銀0.1〜2重量％，磷0.0 0 1〜0.0 5重量％ ，其餘為鉛所組成。 (作用） •將本發明的軟焊合金，規定於如上述的組成理由，詳 述如下。 錫：錫與鉛合金化時，錫63重量％者會成為融點最低的共 晶溫度（183^:),而對霄子構件的熱影溢最少。因此 ，考慮對電子構件的熱影辑，錫定為60〜70重量％, 以利在較低溫度能進行焊接。在此範圍内的組成，乃 具有優異的焊接性而甚少發生焊接不良昀情事。 銻：銻則可提高抗張強度等機械性強度，使能多貴的焊料 附兼於焊接處，以提高其耐疲勞性。亦即，銻乃在錫 -7- (請先閲？面之注$項再填寫本頁)
Ln. 訂 本紙張尺度遙用中國國家橾率（CNS ) A4规格（210X297公釐） 813.10,000 M濟部中央樑準局貝工消费合作社印«. A7 _B7_, 五、發明説明（） -鉛軟焊合金中可使焊料的潤濕性惡化，而添加銻的 焊料則變成甚難擴張，而多量附着於焊接部。因此， 以添加鋪的焊料加以焊接時，電子構件的導線與印刷 基板的襯墊間所形成的焊填（fillet)會變成較厚， 而機械強度，亦即，B彳疲勞性會增進。銻在錫-鉛軟 焊合金中若少於0 . 1重董％，則無多量附羞於焊接部 • 的效果，但多於2重最％時，却會顯箸阻碍其焊接性。 錁：鎳在錫-鉛合金中，會使結晶撤細化，以增進其機械 性強度。但是，將錁過量添加於·錫-鉛合金時，在焊 料之凝固組織中會過分析出金屬間化合物以阻碍其延 展性，同時融點會急激地變成甚离。鎳在錫-鉛合金 中添加少於〇 . 005重麗％時，則對酌疲勞性未具有任 何效果，但添加多於0 . 2重量％時，其液相線溫度變 成較高，以阻碍焊料的流動性。 在本發明中，若被.要求更一層提高其焊接部的構件保 持力或駙蠕升性時，可再添加銀。 銀：金屬會引起疲勞破壊，偽由於結晶粒成‘為參差不齊而 在結晶粒界會切斷所致。銀乃在軟焊合金凝固時析出 於結晶粒界，而在此可防止結晶粒移動之故，具有抑 制疲勞進行的效果。在錫-鉛条軟焊合金中，銀的添 加麗少於0.1重量％時，則無此種抑制效果。在錫-鉛中的銀添加，雖具有疲勞進行的抑制效果，但添加 多於2重量％時則液相線溫度變成為較高而焊接溫度 當然亦成為高之故，在焊接時會對《子構件産生熱損傷。 -8- 本纸張尺度逍用中國·家檬準（CNS > A4规格（210X 297公釐） 83.3.10,000 (請先閱t面之注f項窝本頁) 訂 f ί323304 α7 Β7 經濟部中央櫟準肩貝工消费合作社印家 五、發明説明（） 又，在本發明的錫-鉛-銻-鎳合金或錫-鉛-銻-錁-銀 合金中，亦可添加磷以防止軟焊合金的氣化。磷在軟焊合 金中熔融時，将熔融焊料以磷的薄氣化膜加以覆蓋，以蘧 斷與大氣的相接觸，而可防止高溫熔融下的焊料氣化。因 此，使用於浸漬法時，磷的添加則對於氧化防止甚具有效 果。磷的添加量少於0.001重量％時則無防止焊料氣化的 效果，但多於0.05重量％時，氣化膜會變成過厚，以阻 碍其焊接性。 本發明的軟焊合金，雖添加高融點的金屬，但其液相 線溫度並不高之故，可應付於浸潰法，烘爐法烙鐵軟焊法 等所有之軟焊法。 尤其，本發明的軟焊合金，使用於浸漬法時在導線處 會附着多最的焊料，因此，軟焊合金自身持有應異耐疲勞 性外，以董方面亦可增進其W疲勞性。 (實施例） 製成如附表所示的合金組成軟焊料，各以如下的構件 與基板加以焊接，製成試片。然後進行溫度循琛試驗，求 其5 0 0循琛後的焊接部1〇〇 K中的破斷率，以加以評估。 ◎構件，為由樹脂所模製的霄連結器，導線徑為0.6 «·。 Q印制基板，乃使用一面配線的紙苯酚基板。印刷基板的 銷箔背部徑為2 ea,孔徑為1 aa,節距為2.54 。 Ο循環條件為-40° (30分鐘）〜+ 80Ό (30分鐘）。 (請先閱讀1r面之注李項再4寫本頁) 订 本紙铢尺度逋用中阃«家#率（qs ) A4规格（210X297公兼） 83.110,000 323304 A7 B7 五、發明説明（ (效果） 如上所述，本發明的軟焊合金，不但具有優異的®疲 勞性而且以較低溫度可焊接之故，即使放入於自動焊接裝 置的焊料槽而進行軟焊，也不會使電子構件及印制基板受 到熱損傷，而且焊接性亦良好之故，不會發生焊接不良等 情事。因此，本發明的軟焊合金，可增進由於近年的霣子 機器類高密度裝配的微細化及高機能化以及小型化而被曝 露於較苛環境下的焊接部之可靠性，同時具有可應付於多 樣化的各種軟焊方法的性質。 請 先 聞 面 之 注. I ! 訂 經濟部t央梂準f工消费合作社印装 本紙張尺度逍用申國國家梂芈（CNS ) A4规格（210X297公釐） 83.3.10,_ 92UQi 附 表
組 成 接合部 破斷率 (%) 註 鉛 錫 銻 鎳 銀 碟 碲 銅 絪 實施例1 餘 63 1.0 0.01 15 實施例2 餘 62 1.5 0.1 1.5 9 實施例3 餘 62 0.5 0.15 0,005 14 實施例4 餘 65 0.5 0.05 0.5 0.003 10 比較例1 餘 63 50 mm 比較例2 餘 62 2.0 30 添銀軟焊 比較例3 35 餘 0.07 0.5 0.5 0.5 20 待開平1-237095號 比較例4 37 餘 0.005 0.5 0.5 25 特開平1-127192號 -11-