TW476792B - Sn-Ag-Cu solder and surface treatment and parts mounting methods using the same - Google Patents

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TW476792B TW089120044A TW89120044A TW476792B TW 476792 B TW476792 B TW 476792B TW 089120044 A TW089120044 A TW 089120044A TW 89120044 A TW89120044 A TW 89120044A TW 476792 B TW476792 B TW 476792B
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Toshihide Ito
Shiro Hara
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Solder Coat Co Ltd
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Description

Α7 Β7 47(^2T—^ 公告本 五、發明說明（1) 發明背景 1 .發明之範圍 本發明係關於含有錫（Sn)、銀（Ag)和銅（Cu)之焊料及 使用該焊料之表面處理及零件固定方法，更特定言之， 係關於Sn - Ag - Cu焊料其在焊接程序中抑制印刷線路板 (PWBs )的電路層中之銅（Cu)溶入熔融焊料中，使用該焊 料表面處理PWB的方法及使用該焊料安裝（固定）電子零 件或組件在PWB上的方法。 2 .相關技藝之敘述 爲了形成在PWB的電路層上或其足印上之塗層，或固 定電子零件或組件在PWB上，習見通常使用含有63重量 %(WT%)之Sn和37重量％之Pb(鉛）之63Sn-37Pb合金作 爲焊料。 近年來，由於自被刮下之電子設備所洗析之Pb造成 環境污染變成一個重要事項。因此，努力硏究和發展無 鉛之焊料（即：不含鉛（Pb)之焊料）在製造電子設備之工 業中進行，迄今已發展和揭示各種Sn-Cu、Sn-Ag-Cu和 Sn - Zn (鋅）合金作爲典型不含鉛之焊料。亦已硏究添加鉍 (Bi )、銦（In)及/或鍺（Ge)至此等合金中。
Sn - Cii焊料具有高熔點之缺點。具有共熔組成之含有 99.3重量％311和0.7重量％(：11之99.3311-0.7(：11合金，熔 點係高達227°C。因此，問題爲經固定其上之PWBs和零 件零件和組件不能耐受在焊接程序期間所施加之熱因爲 典型之PWBs只具有大槪26(TC或更低溫度之耐熱性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 寫 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 ----- B7 五、發明說明（2 )
Sn-Zn焊料合金具有適當熔點之優點。具有共熔組成 之含有91重量％Sn和9重量％Zn之91Sn-9Zn合金，熔點 爲199°C接近具有共熔組成之63Sn-37Pb之熔點 (1 8 3 °C )。因此自焊接溫度觀點以Sn _ Zn合金較佳。然而， Sn-Zn合金焊料具有一個問題即：因爲其含有Zn之活性 元素易於被氧化。結果爲其不能提供具有所需要品質或 狀態之焊料接點。 在另一方面，Sn-Ag-Cu焊料合金具有可接受之熔點。 具有三元共熔組份之含有95 . 8重量％之Sn、3 . 5重量％ 之 Ag 及 0.8重量％(：11 之 95.8Sn-3.5Ag-0.8Cu 合金，其 熔點是217°C。然217°C之熔點高於63Sn-37Pb合金之熔 點（183°C )，但是自PWBs之耐熱性之觀點，其爲非常之 低。又，當使用Sn-Ag-Cu焊料合金同時將用以形成塗層 在PWBs之電路層上或其足印上，或固定電子零件或組 件在PWB上之熱處理溫度設定在250t時，可獲得所需 要之焊接品質或狀態以及所需要之機械特性。 因此，可見：在上文鑑定之不含鉛的焊料合金中，Sn -Ag-Cu焊料合金最實用者。因此，已發展和揭示各種技 術來提供更進一步改良之S η - A g - C u焊料合金。 舉例而言，1 990年公告之日本未審查之專利公告案第 2-34295中揭示一種π焊料組合物"其中含有92 · 5至96 . 9 重量％之Sn、3至5重量％之〇1、0.1至2重量％之Ni及 0至0 . 5重量％之Ag。此焊料組合物之目的是提供供配管 用之不含Pb焊料。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事β 裝—— €寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 Α7 Β7 五、發明說明（3 ) 1990年公告之日本未審查之專利公告案第2-179388 中揭示"低熔點A g焊料"其中含有至3 0重量％之A g、 70至90重量％之Sn、〇·〇5至5重量％的Cu，In和Ga至 少一種及〇 . 〇 5至1重量％的Fe和N i至少一種。此焊料 之目的是改良其耐腐餓性及電傳導性和熱傳導性。 1992年所公告之日本未審查之專利公告案第 4 - 3 3 3 3 9 1號中揭示：” Pb合金硬焊料”其中含有0 . 5至 10重量％之Sn、1至6重量％之Ag、0.04至0.5重量％之 N i，其餘是Pb和不可避免之雜質。此材料之目的在改良 其潛變特性。 1 9 94年所公告之日本未審查之專利公告案第 6 - 26998 3號中揭示：一種”八运焊料”其中含有5至20重 量％之Ag、70至90重量％之Sn、0.05至10重量％之Cu、 0.05至2重量％之鈀（Pd)及0.05至1重量％至少一種的 Fe、Co、和Ni。此焊料之目的爲改良其在Ni -系統基金 屬上之潤濕性。 1999年3月23日所公告之日本未審查之專利公告案 第1 1 - 7 7 3 6 6號中揭示一種”焊料合金”其中含有S η作爲 主成份、1.0至4.0重量％之Ag、2重量％或更少之Cu及 1 0重量％或更少之N i。此焊料合金之目的是改良其耐熱 疲勞性和連接性。 通常，熟知：當將Sn-Ag-Cu合金經由熱空氣調正方 法予以塗覆在PWB的鍍銅之電路層上時發生稱爲"π銅瀝 取"之現象。"銅瀝取"是一種現象爲：包含在電路層中之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) t· · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) Cu溶入熔融合金中，其結果是，電路層的厚度減少。在 最壞之情況下，因"銅瀝取"現象，使電路層破裂或切 斷。此現象使PWB的可靠性劣化。 亦係熟知：當經由流動焊接方法，使用Sn-Ag-Cu合 金作爲焊料來固定電子零件或組件在PWB之電路層上時 會發生”銅瀝取”。在此情況中，由於’’銅瀝取"，焊接缺 陷易於發生，藉以使PWB的可靠性劣化。 因此，爲了有效防止π銅瀝取”現象，1 999年3月23 日所公告之日本未審查之專利公告案第11-77368號中 揭示一種〃無鉛之焊料合金"其中含有Sn-Pb-Bi - In合金 作爲其主成份及1至4重量％之Cu。1 997年所公告之日 本未審查之專利公告案第9 - 94688號中揭示一種”不含 Pb之焊料合金”其中含有Sn-Zn-Ni合金作爲其主成份及 0 . 1至3重量％之Cu。 上文中所確定之公告案第11-77368及9-94688中揭示 之焊料合金具有經由添加Cu而防止"銅瀝取"現象之目 的。然而，公告案第1 1 - 77 3 68中所揭示之焊料合金具有 缺點是：熔點係過度的高因爲其固相線和液相線溫度各 自是208 °C和342 °C。9-94688公告案中所揭示之焊料合 金具有缺點爲容易被氧化。這是因爲該焊料合金爲具有 上述之容易氧化性質之Sn-Zn合金之一。 另外，上述公告案第 2 - 34295、2 - 1 793 88、4 - 3 3 3 3 9 1 和6 - 269983等中沒有一件述及"銅瀝取"現象。相似於上 述之公告案第1 1 - 77368和9 - 94688，上述之公告案 (請先閱讀背面之注音？事項ϋΓ填寫本頁) 養 裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（5) __________,______ (請先閱讀背面之注意事填寫本頁) 1 1 - 7 7 3 6 6中揭示該事實："銅瀝取"現象可經由添加Cu 予以抑制。然而，公告案第11-77366中並未記述：添加多 少的Cu才能抑制相同現象。 發明之槪述 因此，本發明的目的是提供具有令人滿意之低熔點且 能有效抑π銅瀝取”現象之不含Pb之焊料。 本發明的另一目的在提供一種難以被氧化且具有高潤 濕性之不含Pb之焊料。 本發明的另二目的是提供表面處理PWB之方法而致使 PWB具有高可靠性。 本發明之另三目的是提供固定電子零件或組件在PWB 上之方法而形成極可靠之焊接接點。 上述各目的連同未特別述及之其他目的自下列敘述將 爲精於該項技藝之人士顯然可見。 根據本發明之第一觀點，提供不含Pb之焊料，此焊 料基本上係由下列各項所組成： (a ) 1 · 0 至 4 · 0 重量 ％之 Ag ; (b ) 0 · 4 至 1 · 3 重量 ％之 Cu ; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (c)至少一種的0.02至0.06重量％(或0.02至〇.〇4 重量％)之Ni及0.02至0.06重量％(0·02至0.05重量％) 之Fe ;及 (d )其餘是S η ; 其中N i及/或F e具有降低該焊料的銅溶解速率之功 會g 。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 476792 A7 B7 五、發明說明（6 ) 關於根據本發明第一觀點之不含Pb之焊料，"銅瀝取" 現象可由於Ni及/或Fe以特定數量範圍存在而有效抑 制。又，因爲Ni及/或Fe的數値極少，所以根據本發 明第一觀點之焊料具有相似於不含Ni與Fe之Sn-Ag-Cu 焊料的共熔組成。因此，該焊料具有低液相線溫度（即： 低熔點）。 而且，根據本發明第一觀點之焊料是Sn-Ag-Cu焊料 之一類而因此，難以將它氧化且其潤濕性令人滿意。 其較佳者爲：Ni之含量在0.02至0.04重量％範圍內 及/或Fe之含量在〇 . 02至0 . 05重量％範圍內。 根據本發明第一觀點之焊料宜具有〇 . 1 5 // m或更低 (或0 . 20 // m或更低）的銅溶解速率。這是爲了保證抑制" 銅瀝取”現象。 根據本發明第一觀點之焊料宜具有240°C或更低之液 相線溫度。該液相線溫度更宜爲2 3 0 °C或更低。這是爲 了保證具有令人滿意之低熔點。 根據本發明第一觀點之焊料宜具有2 . 5cP或更低之黏 度。 根據本發明之第二觀點，提供表面處理PWD之方法， 此方法包括下列步驟： (a )製備根據本發明第一觀點之焊料；及 (b )選擇性塗佈該焊料在pwb之Cu電路層上。 關於根據本發明第二觀點，表面處理PWD之方法，可 將焊料選擇性塗佈在具有高可靠性PWB的Cu電路層上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 丨裝--- ♦sSF填寫賣) # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 B7 五、發明說明（7 ) 根據本發明之第三觀點，提供固定電子零件或組件在 PWB上之方法，此方法包括下列步驟： (a )製備根據本發明第一觀點之焊料；及 (b )使用該焊料焊接電子零件或組件在pWB之Cu電路 層上。 關於根據本發明第三觀點，固定電子零件或組件在 PWB上之方法，可將電子零件或組件固定（即：機械式 支持和電連接）在具有極可靠之焊接點之PWB之Cu電路 層上。 圖式之簡述 爲了可將本發明有效穩定地付諸實施，現在參照附隨 之圖式予以敘述。 第1圖顯不S η - A g - C u焊料的元素或成份之含量與銅溶 解速率間之關係圖。 弟2A至2E圖顯不在Cu含量自〇.2重量％改變至1.6 重量％，Ni含量自〇改變至〇」重量％，同時Ag含量固 定在0 . 5、1、3 · 5、4或5重量％情況下，表1 1至1 5中 樣品焊料的實驗結果圖。 第3A至3E圖顯示在Ag含量自0.2改變至1.6重量％、 Ni含量自0改變至0.1重量％，同時cu含量固定在0.2、 0 . 4、0 . 8、1 · 2和1 . 6重量％的情況下，表1 1至1 5中樣 品焊料的實驗結果圖。 第4A至4E圖顯示在Cu含量自〇 . 2改變至1 . 6重量％、 Cu含量自0改變至0.1重量％，同時Ag含量固定在〇.5、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------ti 丨 (請先閱讀背面之注意事*^填寫本頁) _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 B7_ 五、發明說明（8 ) 1、3 . 5、4和 5 重量％的情況下，表1 1至1 5中樣品焊 料的實驗結果圖。 (請先閱讀背面之注意事為填寫本頁) 第5A至5E圖顯示在Ag含量自0 . 2改變至1 . 6重量％、 Fe含量自0改變至0.1重量％，同時Cu含量固定在0.2、 0 . 4、0 . 8、1 . 2和1 . 6重量％的情況下，表1 1至1 5中樣 品焊料的實驗結果圖。 第6圖顯示液相線溫度與含有3 . 5重量％之Ag及0 . 8 重量％之C u的S η - A g - C u焊料中N i含量間之關係圖。 第7圖顯示：液相線溫度與含有3 . 5重量％之Ag、0 . 8 重量％之Cu和0.02重量％之Fe的Sn-Ag-Cu焊料中Ni 含量間之關係圖。 第8圖顯示銅溶解速率與含有3.5重量％之Ag和0.8 重量％之C u的S η - A g - C u焊料中N i或F e含量間之關係圖 以及銅溶解速率與含有3 . 5重量％之Ag，0 . 8重量％之Cu 和0 . 0 2重量％之F e的S η - A g - C u焊料中N i含量間之關係 % 圖。 第9圖顯示當Ni含量自0改變至0. 1重量％並Cu含量 固定在0 . 8重量％時銅溶解速率與Sn-Ag-Cu焊料中Ag 含量間之關係圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第10圖顯示當Ni含量自0改變至0.1重量％並將Ag 含量固定在3.5重量％時銅溶解速率與Sn-Ag-Cu焊料中 C u含量間之關係圖。 第1 1圖顯示當Ni含量自0改變至0. 1重量％且銅（Cu) 含量固定在0.8重量％時液相線溫度與Sn-Ag-Cu焊料中 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 476792 A7 B7 五、發明說明（9 ) A g含量間之關係圖。 第12圖顯示當Ni含量自〇改變至〇.1重量％且Ag含 量固定在3 · 5重量％時液相線溫度與Sn-Ag-Cu焊料中Cu 含量間之關係圖。 本發明之詳述 爲實現上述各目的，本發明實施實驗和精心硏究，結 果是如果將適量數量的Ni及/或Fe添加至Sn-Ag-Cu 焊料合金中可有效抑制’’銅瀝取”現象。經如此發現之事 實，彼等創造本發明。 如上文中已解釋，根據本發明之不含Pb焊料基本上 係由下列各項所組成： (a ) 1 · 0 至 4 · 0 重量 ％之 Ag ; (b) 0.4 至 1.3 重量 ％之 Cu; (c) 至少一種的0.02至0·06重量％(或0.02至0.04 重量％)之Ni和0.02至0.06重量％ (0.02至0.05重量％) 之Fe ;及 (d )其餘是S η ; 其中N i及/或F e具有降低焊料的銅溶解速率之功能。 根據本發明之焊料予以詳細解釋如下。 第1圖及下列表1顯示在指定元素Ag、Cu、Bi、In、 Zn、Fe或Ni添加至Sn中作爲其主要成份之狀況下所獲 得之銅溶解速率（// m / s e c )。自第1圖和表1，可見：銅 溶解速率愈高，”銅瀝取”現象愈容易進行。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事 填 5 本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 _B7 五、發明說明（1Θ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 組成(重量％) 銅溶解 速率 (β m/sec) Sn Ag Cu Bi In Zn Fe Ni 100 0 0 0 0 0 0 0 0.61 98.8 1.2 0 0 0 0 0 0 0.41 96.5 3.5 0 0 0 0 0 0 0.27 99.6 0 0.4 0 0 0 0 0 0.43 99.2 0 0.8 0 0 0 0 0 0.29 98.8 0 1.2 0 0 0 0 0 0.17 98 0 0 2 0 0 0 0 0.50 96 0 0 4 0 0 0 0 0.42 92 0 0 8 0 0 0 0 0.32 98 0 0 0 2 0 0 0 0.47 96 0 0 0 4 0 0 0 0.38 92 0 0 0 8 0 0 0 0.29 99 0 0 0 0 1 0 0 0.20 98 0 0 0 0 2 0 0 0.06 96 0 0 0 0 4 0 0 0.02 91 0 0 0 0 9 0 0 0.01 99.98 0 0 0 0 0 0.02 0 0.52 99.96 0 0 0 0 0 0.04 0 0.46 99.94 0 0 0 0 0 0.06 0 0.41 99.98 0 0 0 0 0 0 0.02 0.45 99.96 0 0 0 0 0 0 0.04 0.35 99.94 0 0 0 0 0 0 0.06 0.26 -12- (請先閱讀背面之注咅？事項巧填寫本頁) I!:裝 寫女
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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11 ) 自第1圖及表1中可見經由添加微量的”或1^，銅 溶解速率顯著降低而當添加除Ni和Fe以外之其他元素 時，銅溶解速率之降低相對爲小。通常，液相線溫度係 隨著經添加（各）元素至具有共熔組成之合金中之數量增 加而降低，因此，可以說”銅瀝取”現象可經由添加N i 及/或F e予以有效抑制同時抑制液相線溫度上昇。 選擇添加Ag、Cu、Ni和Fe等元素之原因及限其數量 之原因予以解釋如下； (Ag爲1 ·0至4.0重量％) A g是具有增加或改良焊料的潤濕性功能之元素。換言 ，潤濕時間可經由添加Ag而縮短。 下表2顯示：根據：HS(日本工業標準Z3197)的8,3, 1 . 2各段中所指定之潤濕平衡方法測量Sn - Ag - Cu焊料潤 濕性之試驗結果。關於此試驗，將磷脫氧化之銅板（厚 度：0.3毫米、寬度：5毫米、長度：50毫米）在130 °C 下加熱歷2 0分鐘，藉以將銅板氧化。將如此所氧化之銅 板使用作爲樣本。 此試驗用之助熔劑係以下列方式製成。將2 5毫克之松 香溶入異丙醇中，然後將0.39±0.01克之二乙胺氫氯 化物加至其中。 將焊接浴之溫度設定在2 5 0 °C，樣品浸漬入該浴中之 浸漬速率設定在1 6 m m / s e c，浸漬深度設定在2 m m及浸漬 時間設定在1 〇秒。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ί請先閱讀背面之注 意事Μ填 寫本頁) 裝 訂• — 丨 11_1! 476792 A7 B7 五、發明說明（U ) 表2 組成 固相線 液相線 銅溶解 潤濕 (wt%) 溫度 溫度 速率 (時間） Sn Ag Cu (°C) CC) (β m/sec) 100 0 0 232 232 0.61 5.42 99.6 0 0.4 227 230 0.43 2.37 99.2 0 0.8 227 227 0.29 2.2 98.8 0 1.2 227 244 0.17 2.22 98.4 0 1.6 227 259 0.04 2.96 98.8 1.2 0 221 228 0.41 1.4 98.4 1.2 0.4 217 226 0.30 1.55 98 1.2 0.8 217 224 0.19 1.49 97.6 1.2 1.2 217 237 0.13 1.73 97.2 1.2 1.6 217 253 0.07 3.48 96.5 3.5 0 221 221 0.27 1.43 96.1 3.5 0.4 217 219 0.18 1.24 95.7 3.5 0.8 217 217 0.13 1.16 95.3 3.5 1.2 217 226 0.08 1.41 94.9 3.5 1.6 217 242 0.04 2.97 ----------iii — (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 ________ 五、發明說明（13 ) (請先閱讀背面之注意事>^填寫本頁) 如自表2中可見，不含Ag之Sn-Cu合金具有大於2 秒之潤濕時間。與此不同，幾乎含有C u之所有S η - C u 合金具有小於2秒之潤濕時間。特別，含有3 . 5重量％ 之Ag及0 · 8重量％之Cu的合金具有1 · 16秒之最小潤濕 時間及0.13/^m/sec之銅溶解速率。 關於根據本發明，添加N i及/或F e至其中之 Sn-Ag-Cu合金，當Ag含量少於1 . 〇重量％時，縮短潤濕 時間之效果不充分。在另一方面，當Ag含量大於4.0 重里％日寸，液相線溫度過局，造成威脅在焊接過程期間， 某些缺陷發生在PWB及/或電子組件中的危險。其結果 是本發明的焊料中，Ag的較佳含量是1 . 〇至4 . 0重量％， 其係因稍後予以解釋。 (Cu爲0.4至1.3重量％)
Cu是具有抑制PWB之Cu電路層中"銅瀝取"現象之功 能的元素。 表3顯示根據J ISH63A測量具有共熔組成之Sn-Pb焊 料的固相線和液相線溫度及銅溶解速率之試驗結果。實 施此等試驗目的在尋求Cu之較佳含量範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（μ ) 表3 銅含量 (wt%) 固相線溫度 ΓΟ 液相線溫度 (°C) 銅溶解速率 (β m/sec) 0 183 183 0.10 0.1 183 183 0.08 0.2 183 198 0.07 0.3 183 218 0.05 0.4 183 236 0.04 0.5 183 250 0.02 自表3中可見銅溶解速率係隨著所添加Cii數量的增加 而降低，此係:意指"銅瀝取”現象可經由添加Cu予以抑 制。亦發現液相線溫度係當Cu之數量增加時而上升。 自表3之趨勢，關於根據本發明之焊料，其中添加N i 及/或Fe至Sn-Ag-Cu合金中，當Cu含量是少於0.4 重量％時，抑制”銅瀝取”現象之效果並不充分。在另一方 面，當Cu含量大於1 . 3重量％時，液相線溫度過局，造 成在焊接過程中缺陷易發生在PWB及/或固定在其上之 電子零件中的可能性。因此，其較佳者爲Cu含量在〇 . 4 重量％至1 . 3重量％之範圍內，其原因稍後予以解釋。 而且表4和表5各自顯示S η - A g - C .u焊料的A g和C u 含量及液相線溫度與銅溶解速率間之關係。表4和表5 中，其餘之組成是Sn。 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n 1 tmmw I ·ϋ —mme ϋ a— mmmmm _1 I l mmmmmm Mmme ai _1 n mmae 一：«JI Bn I ·1 1 ϋ I ϋ · (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（15 ) 表4 率 銀含 量 (wt%) 军速 銅含量（wt%) 0 0.2 0.4 0.8 1 1.2 1.6 sec) 0 232 230 229 227 235 244 259 0.5 23 1 230 228 226 233 241 257 1 229 228 227 225 23 1 238 254 2 226 225 224 222 227 233 249 3 222 222 221 219 224 228 244 3.5 221 220 219 217 222 226 242 4 228 227 226 224 229 233 249 5 240 239 238 236 241 245 261 表5 ----- 銅溶解速 銅含: 量（wt%) 率 0 0.2 0.4 0.8 1 1.2 1.6 (β m/sec) 0 0. 610 0· 520 0 • 430 0 .290 0. .230 0. ,170 0· ,100 0.5 0.510 0. 440 0 • 370 0 • 240 0· ,195 0. ,150 0, • 085 1 0. .435 0 .380 0 .320 0 • 200 0. ,170 0. 135 0. ,075 銀含 2 0.3 4C 0. 290 0 .240 0 • 160 0_ ,140 0, .110 0. .060 量 3 0, .290 0. 240 0 • 190 0 .140 0. .120 0. ,090 0_ .045 (wt%) 3.5 0.270 0· 220 0 .180 0 • 130 0, ,110 0. .080 0. .040 4 0, .260 0· 210 0 • 170 0 .120 0. .100 0· .080 0, .035 5 0, .250 0. 200 0 • 160 0 • 110 0, ,090 0, ,070 0, .030 -17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) £· rl裝 訂·- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（16 ) 自表4發現當Ag含量是3.5重量％及Cu含量是0.8 重量％時，使液相線溫度減至最低以及如果將Ag含量自 3 · 5重量％增加或減少及Cu含量自0 . 8重量％增加或減少， 則液相線溫度上升。如上文關於表2所述，含有3 · 5重 量％之Ag及0 · 8重量％之Cu的合金具有1 . 16秒的最小潤 濕時間及0 . 1 3 // m / s e c之銅溶解速率。 又，自表4發現當Cu含量在0.4重量％至1.2重量％ 範圍內時液相線溫度相當的低。當Ag含量在1重量％至 4重量％範圍內時液相線溫度相當低。 在另一方面，自表5發現當增加Cu和Ag含量時，銅 溶解速率增加。 (N i 爲 0 . 0 2 至 0 · 0 6 重量 ％ ) 如先前所述，N i是具有抑制PWB的Cu電路層中”銅瀝 取π現象之功能之一種元素。此功能經由添加微量之N i 而變得顯著。 關於根據本發明，添加Ni至其中之Sn-Ag-Cu合金， 當Ni含量低於0 · 02重量％時，抑”銅瀝取”現象不明顯。 在另一方面，當N i含量大於〇 · 〇6重量％時，液相線溫度 過筒，造成某些缺陷發生在PWB及/.或電子零件中的危 機，其結果是，N i的較佳含量是〇 . 〇 2至〇 . 〇 6重量％，其 中將液相線溫度設定在240°C或更低。現發現：Ni之更 佳含量是0 · 0 2至0 · 0 4重量％，其中將液相線溫度設定在 230°C或更低。 (Fe 爲 0.02 至 0.06 重量 ％) -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事3填寫本頁) -裝 I I I I — — — — — — — — — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 B7 五、發明說明（i?) 如前述，像Ni，Fe是具有抑制PWB的Cu電路層中·· 銅瀝取”現象之功能之一種元素。此功能經由添加微量的 Fe而變得顯著。 關於根據本發明，添加Fe至其中之Sn-Ag-Cu合金， 當Fe含量低於〇.〇2重量％時，抑”銅瀝取”現象之效果不 顯著。在另一方面，由於添加Fe，液相線溫度之上昇較 經由添加N i所造成者相當小。特別當Fe含量係低於0 . 1 重量％時，由於添加Fe，液相線溫度甚少改變。然而， 如果Fe含量大於0.06或0.05重量％，則黏度過高而造 成下列問題。 第一問題是當焊料經由熱空氣勻整方法予以塗覆時， PWB中銅電路層上.經塗覆之焊料厚度不均勻。而且，有 一種可能性即：並未將電路層經由焊料予以部塗覆以及 將不需要之焊料橋形成在接鄰之電路線間。 第二問題是因爲焊料的不穩定流動，流動焊接過程中 焊接之產率較低以及由於焊接點中焊料數量波動，焊料 接點的連接可靠性劣化。 其結果是，現發現Fe含量的較佳範圍是〇.〇2至0.06 重量％。自黏度之觀點，Fe的更佳範圍是〇 . 〇2至〇 .05 重量％。 (Ni: 〇.〇2 至 0.06 重量 ％，Fe: 〇.〇2 至 〇·〇6 或 0.05 重 量％) 如果將Fe連同Ni更進一步添加至Sn-Ag-Cu合金中， 則有另外優點爲與僅添加N i和f e之一的焊料者比較， -19 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事^填寫本頁) 丨裝 填丄
1« a— n I 一sOJI n n ·ϋ ·ϋ ·ϋ ϋ 1 I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 __B7 _____ 五、發明說明（IS ) 可將銅溶解速率更進一步降低。在此情況中，液相線溫 度與僅添加N i至其中之焊料者大槪相同。因此，當添加 Ni及Fe兩者時，Ni含量的較佳範圍是〇.〇2至0.06重 量％或0 . 02至0 . 04重量％而在同時，Fe含量的較佳範圍 是0.02至0.06重量％或0.02至0.05重量％。 實例
爲了更詳細解釋本發明，將本發明的較佳實例連同比 之實例予以顯示如下。 首先，製成具有下表6至1 0中所指定組成之樣品焊料 其中每種焊料的其餘組成是Sn和不可避之雜質。將如此 製成之樣品焊料各自命名爲樣品第1號至第1 0 5號。 # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（19) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 表6 樣品 編號 組成（重量％) Ag Cu Ni Fe 1 3.5 0.8 0 0 2 3.5 0.8 0.02 0 3 3.5 0.8 0.04 0 4 3.5 0.8 0.06 0 5 3.5 0.8 0.08 0 6 3.5 0.8 0.1 0 7 3.5 0.8 0 0.02 8 3.5 0.8 0 0.04 9 3.5 0.8 0 0.06 10 3.5 0.8 0 0.08 11 3.5 0.8 0 0.1 12 3.5 0.8 0.02 0.02 13 3.5 0.8 0.04 0.02 14 3.5 0.8 0.05 0.02 15 3.5 0.8 0.06 0.02 16 3.5 0.8 0.08 0.02 17 3.5 0.8 0.1 0.02 -21- I -ϋ ϋ·. i·— gmmt ϋ —ϋ 一一 0、I ϋ ·ϋ ϋ ·ϋ a— —ϋ I (請先閱讀背面之注意事項却填寫本頁) -»!裝 寫太
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（20 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表7 樣品編號 組成（重量 ％) Ag Cu Ni Fe 18 3.5 0.2 0 0 19 3.5 0.2 0.02 0 20 3.5 0.2 0.04 0 21 3.5 0.2 0.06 0 22 3.5 0.2 0.08 0 23 3.5 0.2 0.1 0 24 3.5 0.2 0 0.02 25 3.5 0.2 0 0.04 26 3.5 0.2 0 0.06 27 3.5 0.2 0 0.08 28 3.5 0.2 0 0.1 29 3.5 0.4 0 0 30 3.5 0.4 0.02 0 3 1 3.5 0.4 0.04 0 32 3.5 0.4 0.06 0 33 3.5 0.4 0.08 0 34 3.5 0.4 0.1 0 35 3.5 0.4 0 0.02 36 3.5 0.4 0 0.04 37 3.5 0.4 0 0.06 38 3.5 0.4 0 0.08 39 3.5 0.4 0 0.1 (請先閱讀背面之注意事項巧填寫本頁) I·
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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（21 ) 表8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 樣品編號 組成（重量％) Ag Cu Ni Fe 40 3.5 1.2 0 0 41 3.5 1.2 0.02 0 42 3.5 1.2 0.04 0 43 3.5 1.2 0.06 0 44 3.5 1.2 0.08 0 45 3.5 1.2 0.1 0 46 3.5 1.2 0 0.02 47 3.5 1.2 0 0.04 48 3.5 1.2 0 0.06 49 3.5 1.2 0 0.08 50 3.5 1.2 0 0.1 5 1 3.5 1.6 0 0 52 3.5 1.6 0.02 0 53 3.5 1.6 0.04 0 54 3.5 1.6 0.06 0 55 3.5 1.6 0.08 0 56 3.5 1.6 0.1 0 57 3.5 1.6 0 0.02 58 3.5 1.6 0 0.04 59 3.5 1.6 0 0.06 60 3.5 1.6 0 0.08 61 3.5 1.6 0 0.1 -23- (請先閱讀背面之注意事項冷填寫本頁) 5· '裝----
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（22 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表9 樣品編號 組成（重量％) Ag Cu Ni Fe 62 0.5 0.8 0 0 63 0.5 0.8 0.02 0 64 0.5 0.8 0.04 0 65 0.5 0.8 0.06 0 66 0.5 0.8 0.08 0 67 0.5 0.8 0.1 0 68 0.5 0.8 0 0.02 69 0.5 0.8 0 0.04 70 0.5 0.8 0 0.06 71 0.5 0.8 0 0.08 72 0.5 0.8 0 0.1 73 1 0.8 0 0 74 1 0.8 0.02 0 75 1 0.8 0.04 0 76 1 0.8 0.0 6 0 77 1 0.8 0.08 0 78 1 0.8 0.1 0 79 1 0.8 0 0.02 80 1 0.8 0 0.04 81 1 0.8 0 0.06 82 1 0.8 0 0.08 83 1 0.8 0 0.1 -24- (請先閱讀背面之注意事項^填寫本頁) 裝----- 訂---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 __B7 五、發明說明（23 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表10 樣品編號 組成（重量％) Ag Cu Ni Fe 84 4 0.8 0 0 85 4 0.8 0.02 0 86 4 0.8 0.04 0 87 4 0.8 0.06 0 88 4 0.8 0.08 0 89 4 0.8 0.1 0 90 4 0.8 0 0.02 91 4 0.8 0 0.04 92 4 0.8 0 0.06 93 4 0.8 0 0.08 94 4 0.8 0 0.1 95 5 0.8 0 0 96 5 0.8 0.02 0 97 5 0.8 0.04 0 98 5 0.8 0.06 0 99 5 0.8 0.08 0 100 5 0.8 0.1 0 101 5 0.8 0 0.02 102 5 0.8 0 0.04 103 5 0.8 0 0.06 104 5 0.8 0 0.08 105 5 0.8 0 0.1 -25- ------------»!'裝---- (請先閱讀背面之注意事項 寫本頁) — — — — — — — — —
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 _ 五、發明說明（24 ) 其次，將銅溶解速率、熔化溫度、黏度和覆蓋率（即： 潤濕性）以下列方式計量。 在量計銅溶解速率時，使用含有20重量％松香之異丙 醇溶液作爲助熔劑。將該溶液塗覆在具有0 . 5毫米直徑 之銅絲上，然後將如此塗覆之銅絲浸沒入焊料浴中歷指 定時間。其後，量計銅絲半徑之減縮。 在量計熔化溫度時，固相線溫度係由”微差熱分析”法 予以量計。亦，將每種樣品焊料熔化並儲存在測量杯中 。然後當此熔化之樣品焊料的黏度經由”黏度計VT-04" (Ri on有限公司製造）量計時，將焊料以如此方式逐漸 冷卻以便將焊料之溫度自大槪3 1 0°C之溫度降至室溫。 在冷卻過程期間發現焊料之黏度突然上升時之溫度，界 定爲液相線溫度。因此，樣品焊料的黏度在量計熔化溫 度期間予以量計。 在量計覆蓋率（即：潤濕性）時，根據JISZ3197 的第8 、3、1 . 1段中所指定之"覆蓋率試驗"之方法（JISZ3197 界定爲焊接助熔劑的試驗方法）。特別是將每種〇 . 3克之 焊料連同一種助熔劑置放在經氧化之銅板上，然後在 2 5 0 °C下加熱歷3 0秒藉以展布焊料在板上。其後，將焊 料冷卻而固化它。量計經固化之焊料的高度並將其覆蓋 率自此量計之高度而計算。 上述量計之結果列於下列表1 1至1 5中，其中以"〇"、 "△"和” X "等符號，添加鑑定結果至每一樣品。此等符 號係根據下文所解釋之標準而添加。 -26 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I 丨丨丨訂 i I I ---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 ___B7 ___ 五、發明說明（25 ) 如果液相線溫度等於或低於230°C，則添加符號”〇" 。如果它係大於2 3 0 t但等於或小於24(TC，則添加符號 "△"。如果它係大於24(TC則添加符號"X "。 如果銅溶解速率係小於0.15// m/sec，則添加符號" 〇π。如果它是在自0.15/im/sec至0.20/zm/sec之範圍 內，則添加符號ΠΔΠ。如果它係高於0.20/zm/sec，則 添加符號πχ π。 如果黏度等於或小於2 . 5 cP，則添加符號"〇π。如果 它係低於2,5cP，則添加符號"X "。 如果覆蓋率係等於或高於75%，則添加符號〃〇〃。如 果它係低於75%，則添加符號〃X 〃。 如果任何一個的測量結果包括符號” X ”，則總鑑定結 果界定爲π X "。如果任何一個的測量結果包括符號"△" 而沒有測量結果包括符號"X ’’，則總鑑定結果界定爲 "△"。如果沒有測量結果包括符號"X "和π △"，換言之 ，所有測量結果包括符號"〇π ,則將總鑑定結果界定爲 ·'〇，·。 另外，如果關於液相線溫度，樣品包括符號π X "，則 將總鑑定結果界定爲π X "而不須量計黏度和覆蓋率。因 此，表1 1至1 5中，某些樣品未包括數據或結果。 -27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 請先閱讀背面之注意事Μ -裝·-----訂--------- 填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 B7 五、發明說明（26 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
表11 樣品 編號 固相線 溫度 (°C) 液相線 溫度 CC) 銅溶解 速率 (β m/sec) 黏度 (cP) 覆蓋率 (%) 總鑑 疋 1 217 217 〇 0.15 Δ 1.7 〇 77.9 〇 Δ 2 217 217 〇 0.1 〇 1.8 〇 76.9 〇 〇 3 217 217 〇 0.07 〇 1.7 〇 77 〇 〇 4 217 230 〇 0.05 〇 1.7 〇 77.2 〇 〇 5 217 250 X 0.03 〇 X 6 217 265 X 0.02 〇 X 7 217 217 〇 0.14 〇 2.1 〇 77.7 〇 〇 8 217 217 〇 0.13 〇 2.3 〇 77.9 〇 〇 9 217 217 〇 0.12 〇 2.5 〇 78 〇 〇 10 217 217 〇 0.11 〇 2.8 X 78.4 〇 X 11 217 217 〇 0.1 〇 3.1 X 78.5 〇 X 12 217 217 〇 0.08 〇 2.1 〇 77.7 〇 〇 13 217 217 〇 0.05 〇 2.1 〇 77.9 〇 〇 14 217 217 〇 0.04 〇 2.1 〇 77.8 〇 〇 15 217 233 Δ 0.03 〇 2.2 〇 77.5 〇 Δ 16 217 255 X 0.02 〇 X 17 217 268 X 0.01 〇 X -28- (請先閱讀背面之注意事項兩填寫本頁) 75· **-rl4^--------訂---------
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（27 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
表12 樣品 編號 固相線 溫度 (0〇 液相線 溫度 (°C) 銅溶解 速率 (β m/sec) 黏度 (cP) 覆蓋率 (%) 總鑑 定 18 217 220 〇 0.22 X 1.8 〇 78.2 〇 X 19 217 220 〇 0.15 Δ 1.7 〇 78.1 〇 Δ 20 217 220 〇 0.1 〇 1.7 〇 77.8 〇 〇 21 217 233 Δ 0.07 〇 1.8 〇 78.2 〇 Δ 22 217 253 X 0.04 〇 X 23 217 268 X 0.03 〇 X 24 217 220 〇 0.2 Δ 2.2 〇 78.2 〇 Δ 25 217 220 〇 0.19 Δ 2.4 〇 78.4 〇 Δ 26 217 220 〇 0.18 Δ 2.5 〇 78.1 〇 A 27 217 220 〇 0.16 Δ 2.9 X 78.6 〇 X 28 217 220 〇 0.15 Δ 3.2 X 78.5 〇 X 29 217 219 〇 0.18 Δ 1.7 〇 77.8 〇 Δ 30 217 219 〇 0.12 〇 1.7 〇 77.4 〇 〇 31 217 219 〇 0.08 〇 1.7 〇 77.8 〇 〇 32 217 232 Δ 0.05 〇 1.7 〇 78.5 〇 Δ 33 217 252 X 0.03 〇 X 34 217 267 〇 0.02 〇 X 35 217 219 〇 0.17 Δ 2.1 〇 77.9 〇 Δ 36 217 219 〇 0.16 Δ 2.2 〇 77.9 〇 Δ 37 217 219 〇 0.14 〇 2.4 〇 78.4 〇 〇 38 217 219 〇 0.13 〇 2.6 X 78.3 〇 X 39 217 219 〇 0.12 〇 3 X 78.2 〇 X -29- (請先閱讀背面之注意事項#(填寫本頁) 項 :裝
ϋ ϋ ϋ n 一-OJ I I I
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（28 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
表13 樣品 編號 固相線 溫度 (°C) 液相線 溫度 (°C) 銅溶解 速率 (β m/sec) 黏度 (cP) 覆蓋率 (%) 總鑑 定 40 217 226 〇 0.08 〇 1.7 〇 77.9 〇 〇 41 217 226 〇 0.05 〇 1.8 〇 78 〇 〇 42 217 226 〇 0.04 〇 1.7 〇 77.7 〇 〇 43 217 239 Δ 0.02 〇 1.7 〇 77.6 〇 Δ 44 217 261 X 0.02 〇 X 45 217 276 X 0.01 〇 X 46 217 226 〇 0.05 〇 2.1 〇 78.1 〇 〇 47 217 226 〇 0.04 〇 2.3 〇 78.2 〇 〇 48 217 226 〇 0.02 〇 2.5 〇 78.1 〇 〇 49 217 226 〇 0.02 〇 2.7 X 78.4 〇 X 50 217 226 〇 0.01 〇 3 X 78.5 〇 X 51 217 242 X 0.04 〇 1.8 〇 77.5 〇 X 52 217 242 X 0.03 〇 1.8 〇 77.8 〇 X 53 217 242 X 0.02 〇 1.8 〇 77 〇 X 54 217 255 X 0.01 〇 X 55 217 277 X 0.01 〇 X 56 217 292 X 0.01 〇 X 57 217 242 X 0.04 〇 2.1 〇 78 〇 X 58 217 242 X 0.03 〇 2.3 〇 78.2 〇 X 59 217 242 X 0.03 〇 2.6 X 78.1 〇 X 60 217 242 X 0.03 〇 2.9 X 77.8 〇 X 61 217 242 X 0.03 〇 3.3 X 78.2 〇 X -30- (請先閱讀背面之注意事項*填寫本頁) S·' I ^1 -ϋ ·ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ I MMmmM _1 1 ϋ ϋ ·ϋ I I * 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（29 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
表14 樣品 編號 固相線 溫度 (°C) 液相線 溫度 (°C) 銅溶解 速率 (β m/sec) 黏度 (cP) 覆蓋率 (%) 總鑑 定 62 217 226 〇 0.24 X 1.8 〇 78.1 〇 X 63 217 226 〇 0.16 Δ 1.8 〇 77.8 〇 Δ 64 217 226 〇 0.11 〇 1.7 〇 77.7 〇 〇 65 217 226 〇 0.09 〇 1.7 〇 76.8 〇 〇 66 217 226 〇 0.05 〇 1.7 〇 77.6 〇 〇 67 217 226 〇 0.03 〇 1.7 〇 77.6 〇 〇 68 217 226 〇 0.22 X 2.1 〇 78.2 〇 X 69 217 226 〇 0.21 X 2.3 〇 78.1 〇 X 70 217 226 〇 0.19 Δ 2.6 X 78.5 〇 X 71 217 226 〇 0.18 Δ 2.8 X 77.9 〇 X 72 217 226 〇 0.16 Δ 3.2 X 78.4 〇 X 73 217 225 〇 0.2 Δ 1.7 〇 77 〇 Δ 74 217 225 〇 0.13 〇 1.7 〇 76.8 〇 〇 75 217 225 〇 0.09 〇 1.7 〇 77.1 〇 〇 76 217 225 〇 0.06 〇 1.7 〇 77.3 〇 〇 77 217 225 〇 0.04 〇 1.7 〇 78.1 〇 〇 78 217 235 Δ 0.03 〇 1.8 〇 77.8 〇 Δ 79 217 225 〇 0.19 Δ 2.1 〇 77.2 〇 Δ 80 217 225 〇 0.17 Δ 2.4 〇 77.2 〇 Δ 81 217 225 〇 0.16 Δ 2.6 X 77.8 〇 X 82 217 225 〇 0.15 Δ 3 X 78.2 〇 X 83 217 225 〇 0.13 〇 3.3 X 78 〇 X -31- (請先閱讀背面之注意事項馬填寫本頁) ϋ ϋ ϋ I 一一OJI 1 1 ϋ ϋ ϋ n I · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 _B7 五、發明說明（⑽） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣
表15 樣品 編號 固相線 溫度 CC) 液相線 溫度 (°C) 銅溶解 速率 (β m/sec) 黏度 (cP) 覆蓋率 (%) 總鑑 定 84 217 224 〇 0.12 〇 1.7 〇 77.8 〇 〇 85 217 224 〇 0.08 〇 1.7 〇 77.6 〇 〇 86 217 224 〇 0.06 〇 1.8 〇 78.1 〇 〇 87 217 237 Δ 0.04 〇 1.8 〇 77.4 〇 Δ 88 217 257 X 0.02 〇 X 89 217 272 X 0.02 〇 X 90 217 224 〇 0.11 〇 2.2 〇 77.9 〇 〇 91 217 224 〇 0.1 〇 2.3 〇 78.5 〇 〇 92 217 224 〇 0.1 〇 2.5 〇 77.8 〇 〇 93 217 224 〇 0.09 〇 2.7 X 78.3 〇 X 94 217 224 〇 0.08 〇 3 X 78.1 〇 X 95 217 236 Δ 0.11 〇 1.7 〇 77.5 〇 Δ 96 217 236 Δ 0.07 〇 1.7 〇 77.9 〇 Δ 97 217 236 Δ 0.05 〇 1.7 〇 78 〇 Δ 98 217 249 X 0.03 〇 5.5 X 70.8 〇 X 99 217 269 X 0.02 〇 X 100 217 284 X 0.01 〇 X 101 217 236 Δ 0.1 〇 2.1 〇 77.6 〇 Δ 102 217 236 Δ 0.1 〇 2.3 〇 77.8 〇 Δ 103 217 236 Δ 0.09 〇 2.5 〇 77.5 〇 Δ 104 217 236 Δ 0.08 〇 2.7 X 78.2 〇 X 105 217 236 Δ 0.07 〇 3.2 X 77.9 〇 X -32- (請先閱讀背面之注意事項耳填寫本頁) 5·
I ϋ ϋ 1 1 n ϋ·· I ϋ 1_1 ^1 tmMm ·ϋ n I 線·· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 1至1 5中樣品的總鑑定結果與其Ag、Cu、Ni或 Fe含量間之關係各自示於第2A至2E、3A至3E、4A至 4E及5A至5E圖中。 第2A至2E圖及第3A至3E圖顯示僅含有Ni之樣品的 結果。在此情況中，發現當Cu含量是在自0 . 4重量％至 1.3重量％之範圍內而Ni含量是在自〇.〇2重量％至0.06 重量％之範圍內時，所有相對應樣品之鑑定結果是"〇" 或"△"。即使Ag含量在自1 . 〇重量％至4 . 0重量％之範圍 以內變更，總鑑定結果並無改變。 亦，經發現：當Ag含量係在自1.〇重量％至4.0重量％ 之範圍內而Ni含量係在自〇 . 02重量％至0 . 06重量％之範 圍內時，所有相對應樣品之總鑑定結果是”〇”或” △”。 即使Cu含量在自0 . 4重量％至1 . 3重量％之範圍以內變更， 總鑑定結果並無改變。 而且，經發現：當Ni含量係在自0.02重量％至0.06 重量％之範圍內時，所有相對應樣品之總鑑定結果是 "〇π。即使Ag含量在自0.4重量％至1.3重量％之範圍內 變更及Cu含量在自0.4重量％至1.3重量％之範圍內變更， 總鑑定結果並無改變。 第4A至4E圖及第5A至5E圖顯示僅含有Fe之樣品的 結果。在此情況中，經發現：當Cu含量係在自〇 . 4重量 %至1 . 3重量％之範圍內而Fe含量係在自0 . 02重量％至 0 . 06重量％之範圍內時，所有相對應樣品之總鑑定結果 是”〇π或π △"。即使Ag含量在自1 . 0重量％至4 . 0重量％ -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項j 填：f裝 未 頁」 I訂 # 476792 Α7 Β7 五、發明說明（32 ) 之範圍內變更，總鑑定結果並無改變。 又，經發現當Ag含量係在自1 · 〇重量％至4 . 〇重量％ 之範圍內而Fe含量係在自0.02重量％至〇·〇6重量％之範 圍內時，所有相對應樣品之總鑑定結果是"〇”或"△，，。 即使Cu含量在自〇 · 4重量％至1 · 3重量％之範圍內變更， 總鑑定結果並無改變。
隨後，爲了闡明經由添加…及/或Fe至一般 Sn-Ag-Cu焊料（其中含有3.5重量％之Ag及〇.8重量％之 Cu )中的效果，第6至1 2圖係以表1 1至1 5中所示之結 果爲基礎而繪製。 第6圖顯示液相線溫度與S η - A g - C u焊料（其中含有 3 · 5重量％之Ag和0 . 8重量％之Cu)的Ni含量間之關係。 自第6圖中可見：當Ni含量是0.06重量％或更少時，液 相線溫度係等於或低於230°C。 έ 第7圖顯示液相線溫度與Sn-Ag-Cu焊料（其中含有 3.5重量％之八§和0.8重量％之〇11及0.02重量％之？6) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 的Ni含量間之關係。自第7圖可見當Ni含量是0.06 重量％或更低時液相線溫度等於或低於240°C而當Ni含 量是0.04重量％或更低時液相線溫度.等於或低於2 30 °C。 第8圖顯示銅溶解速率與Sn-Ag-Cii焊料（其中含有 3.5重量％之Ag及0.8重量％之Cu)的Ni及/或Fe含量 間之關係。第8圖中，符號” ♦"指示僅添加N i之情況， 符號” _ "僅添加Ni之情況而符號” ▲"則指示添加N i及Fe 之情況其中N i含量改變同時將F e含量固定在0 . 0 2重量 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476792 A7 B7 五、發明說明（33) %。自第8圖中可見：當Ni及/或Fe含量是〇.〇2重量％ 或更大時在此三情況中銅溶解速率係低於0 . 1 5 // m / sec〇 第9圖顯示當Ni含量自〇改變至0.1重量％而將銅含 量固定在0_8重量％時銅溶解速率與Sn-Ag-Cu焊料的Ag 含量間之關係。第1 0圖顯示當N 1含量自0改變至〇 . 1 重量％而將Ag含量固定在3 . 5重量％時銅溶解速率與 Sn-Ag-Cu焊料的Cu含量間之關係。自第9和10圖可見 當Ni銅溶解速率是在0.02重量％至0 . 06重量％之範圍內 而Ag含量是在1重量％至4重量％之範圍內，Cu含量是 在0 . 4重量％至1 · 3重量％之範圍內時，銅溶解速率係低 於 0.15//m/seco. 第11圖顯示當Ni含量自〇改變至0.1重量％及將Cu 含量固定在0.8重量％時液相線溫度與Sn-Ag-Cu焊料的 Ag含量間之關係。第1 2圖顯示當N i含量自0改變至0 . 1 重量％及將A g含量固定在3 . 5重量％時液相線溫度與 Sn-Ag-Cu焊料的Cu含量間之關係。自第11與12圖可 見當Ni含量係在自0.02重量％至0.06重量％之範圍內， 同時Ag含量係在自1重量％至4重量％之範圍內及Cu含 量係在自0 · 4重量％至1 . 2重量％之範圍內時液相線溫度 係等於或低240°C。亦見到如果將Ni含量在0 . 02重量％ 至〇 . 〇4重量％之範圍內改變，液相線溫度係等於或低於 2 3 0。。。 雖然已敘述本發明之較佳實例，但是應了解只要不脫 -35 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^ Μ ----------. 裝 明先閱讀背面之注意事填 寫本頁) —丨-丨訂·丨---丨丨-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A7 _B7_ 五、發明說明（34 ) 離本發明之要旨對於精於該項技藝之人士，變更係顯然 可見。因此，本發明之範圍僅經由下列申請專利範圍予 以決定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 B8 公告本丨______- 六、申請專利範圍 1 . 一種不含鉛之焊料，主要係由下列各項所組成·· (a ) 1 . 〇 至 4 . 0 重量 ％之 Ag ; (b) 0·4 至 1 .3 重量 ％之 Cu; (c ) 0 . 02至0 · 06重量％之Ni及 (d )其餘是S η ; 其中N i具有降低該焊料的銅溶解速率之功能。 2 .如申請專利範圍第1項之焊料，其中N i含量係在 0 . 02至0 . 04重量％之範圍內。 3 .如申請專利範圍第1項之焊料，其中焊料具有〇 · 02 // m或更小之銅溶解速率。 4 .如申請專利範圍第1項之焊料，其中焊料具有240°C 或更低之液相線溫度。 5 .如申請專利範圍第1項之焊料，其中焊料具有2 3 0 °C 或更低之液相線溫度。 6 .如申請專利範圍第1項之焊料，其中焊料具有2 . 5 cP 或更低之黏度。 7 .如申請專利範圍第1項之焊料，更進一步含有0 . 02 至0.06重量％2Fe。 8 .如申請專利範圍第1項之焊料，更進一步含有0 . 02 至0.05重量％之Fe。 9 . 一種不含鉛之焊料，主要係由下列各項所組成： (a) 1.0 至 4.0 重量 ％ 2Ag; ' (b) 0.4 至 1 .3 重量％之 Cu; (c) 0.02至0.06重量％之Fe及 -飞Ί · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------•裝--------訂---------線攀 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476792 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (d)其餘是Sn; 其中Fe具有降低該焊料的銅溶解速率之功能。 1 〇 ·如申請專利範圍第9項之焊料，其中F e之含量係在 〇·〇2至〇.〇5重量％之範圍內。 1 1 ·如申請專利範圍第9項之焊料，其中該焊料具有 〇 · 02 # m或更小之銅溶解速率。 1 2 .如申請專利範圍第9項之焊料，其中該焊料具有 240°C或更低之液相線溫度。 1 3 .如申請專利範圍第9項之焊料，其中該焊料具有 230°C或更低之液相線溫度。 1 4 .如申請專利範圍第9項之焊料，其中該焊料具有 2.5cP或更低之黏度。 4 1 5 · —種表面處理PWB之方法，包括下列步驟： (a )製造如申請專利範圍第1項之焊料；及 (b )將該焊料選擇性蓋覆在PWB的銅電路層上。 1 6 · —種表面處理PWB之方法，包括下列步驟： (a )製造如申請專利範圍第7項之焊料；及 (b)將該焊料選擇性蓋覆在PWB的銅電路層上。 1 7 . —種表面處理PWB之方法，包括下列步驟： (a )製造如申請專利範圍第9項之焊料；及 (b )將該焊料選擇性蓋覆在PWB的銅電路層上。 1 8 . —種固定電子零件在PWB上之方法，包括下列步驟： (a )製造如申請專利範圍第1項之焊料；及 (b )使用該焊料將電子零件焊接在PWB之Cu電路層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨餐 -裝--------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476792 A8 B8 C8
    六、申請專利範圍 上。 19· 一種固定電子零件在pwB上之方法，包括下列步驟： (a ) $?： is如申專利範圍第7項之焊料及 (b )使用該焊料將電子零件焊接在pWB之cu電路層 上。 20 . —種固定電子零件在PWB上之方法，包括下列步驟： (a )製造如申請專利範圍第9項之焊料；及 (b )使用該焊料將電子零件焊接在PWB之Cu電路層 上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) S ----丨-I I 訂·--I I I I . •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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