Pasta de soldadura sin plomo.

Utilización de una pasta de soldadura sin Pb que consiste en una mezcla de un polvo de aleación de soldadura de dos picos a base de Sn sin plomo y un fundente para prevenir el cabeceo durante la soldadura por reflujo de componentes de chip sin plomo, consistiendo la aleación de soldadura en 0,2 a 1,0 por ciento en masa de Ag, opcionalmente por lo menos uno de los mencionados a continuación

(i)-(iv), y el resto de Sn:

(i) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en Bi, In y Zn en una cantidad total de por lo menos 0,5 por ciento en masa y a lo sumo 3 por ciento en masa,

(ii) por lo menos un elemento de entre Sb y Cu en una cantidad total de a lo sumo 1 por ciento en masa,

(iii) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en Ni, Co, Fe, Mn, Cr y Mo en una cantidad total de a lo sumo 0,3 por ciento en masa; y

(iv) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en P, Ga y Ge en una cantidad total de a lo sumo 0,2 por ciento en masa.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09175462.

Solicitante: SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 23 Senju-Hashido-cho Adachi-ku Tokyo 120-8555 JAPON.

Inventor/es: KATOH,RIKIYA, MUNEKATA,OSAMU, TOYODA,YOSHITAKA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Varillas de soldar, electrodos, materiales o medios... > B23K35/26 (en los que el principal constituyente funde a menos de 400 ° C)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > C22C13/00 (Aleaciones basadas en estaño)

PDF original: ES-2541439_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Pasta de soldadura sin plomo Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a una pasta de soldadura sin plomo que es utilizada para la soldadura por reflujo de componentes de chip sin plomo y que puede evitar la aparición de cabeceo (efecto Tombstone) durante la soldadura por reflujo.

2. Descripción de la técnica relacionada Entre los procedimientos de soldadura utilizados frecuentemente en la actualidad, el procedimiento de soldadura por reflujo es particularmente adecuado para unir componentes electrónicos sumamente pequeños a paneles de circuito impreso. En la soldadura por reflujo, una pasta de soldadura que contiene polvo de soldadura fino y un fundente se aplica a las áreas seleccionadas de un panel de circuito impreso imprimiendo la retícula a través de una máscara metálica o retícula de seda. Los dispositivos electrónicos se montan a continuación sobre la pasta de soldadura aplicada y mantenida temporalmente en su lugar sobre el panel del circuito impreso por la adherencia de la pasta de soldadura. El panel del circuito impreso y los dispositivos electrónicos se calientan a continuación, habitualmente en un horno, para fundir el polvo de soldadura en la pasta. La pasta fundida se enfría a continuación hasta la solidez de la soldadura fundida, formando de este modo juntas soldadas entre los dispositivos electrónicos y el panel del circuito.

El procedimiento de soldadura por reflujo permite que diminutos dispositivos electrónicos se coloquen exactamente sobre un panel de circuito impreso y no se produce un puenteado no deseado de la soldadura entre dispositivos electrónicos adyacentes, de modo que puede producir paneles de circuito impreso de alta precisión y fiabilidad. Este procedimiento también tiene una excelente productividad.

Sin embargo, un problema que ha surgido cuando se sueldan diminutos componentes electrónicos a los paneles de circuito impreso por soldadura por reflujo es el fenómeno del cabeceo (al que se hace referencia asimismo como fenómeno de Manhattan) . En este fenómeno, un extremo de un dispositivo electrónico se separa de un panel de circuito impreso durante el reflujo mientras que su extremo opuesto queda unido al panel del circuito, como resultado de lo cual un extremo sube y el dispositivo electrónico adopta una orientación más o menos vertical. El cabeceo es producido por una diferencia en el tiempo en el que la pasta de soldadura se funde en los extremos opuestos de un dispositivo electrónico durante el calentamiento en un horno de reflujo. La tensión superficial que la soldadura fundida ejerce sobre un componente electrónico es mayor que la fuerza adhesiva ejercida por la adherencia de la soldadura en estado no fundido. Por consiguiente, si la pasta de soldadura en un primer extremo de un dispositivo electrónico funde mientras que la pasta de soldadura en un segundo extremo del dispositivo está todavía sin fundir, la tensión superficial ejercida por la soldadura fundida en el primer extremo ejerce una fuerza hacia abajo en el primer extremo que puede ser lo bastante fuerte para desprender el segundo extremo del dispositivo electrónico desde el panel del circuito impreso y dar lugar a que el segundo extremo oscile hacia arriba alrededor del primer extremo. Cuando un dispositivo electrónico experimenta cabeceo, el segundo extremo del dispositivo electrónico no está conectado eléctricamente al panel del circuito impreso, de modo que el dispositivo no puede funcionar apropiadamente. El cabeceo es específicamente un problema con los componentes del chip sin plomo, que son sumamente pequeños y frecuentemente tienen unas dimensiones máximas inferiores a un milímetro, haciendo que sean muy sensibles al cabeceo cuando existe un desequilibrio en las fuerzas que actúan en sus extremos durante la soldadura por reflujo.

Se ha descubierto que el cabeceo puede evitarse mediante la utilización de una aleación de soldadura de dos picos, que es una soldadura que tiene dos picos en una curva DSC (calorímetro de exploración diferencial) entre sus temperaturas de sólido y líquido, ocurriendo alguna transformación de fases a la temperatura de cada pico. Por contraste, una aleación para soldadura eutéctica tiene solamente un solo pico en la curva DSC entre sus temperaturas de sólido y líquido.

Sin embargo, las aleaciones de soldadura de dos picos que han sido propuestas de este modo en gran medida para su utilización en pastas de soldadura son soldaduras que contienen plomo. Por ejemplo, la patente US nº 6.050.480 da a conocer aleaciones con soldadura de dos picos que contienen hasta aproximadamente 40% en masa de plomo.

En los últimos años, ha aparecido un movimiento en la industria electrónica contrario a la utilización de soldaduras que contienen plomo debido al daño medioambiental que puede producirse cuando el equipo electrónico que emplea soldaduras que contiene plomo se descarga en vertederos y el plomo en los lixiviados de la soldadura se introduce en los suministros de agua.

Por consiguiente, existe una gran necesidad en la industria electrónica de proporcionar una pasta de soldadura sin plomo que sea adecuada para la soldadura por reflujo de dispositivos electrónicos sin la aparición de cabeceo.

Sumario de la invención La presente invención proporciona una pasta de soldadura sin plomo que es utilizada para soldadura por reflujo sin producir cabeceo según la utilización definida en la reivindicación 1.

Según un aspecto relacionado con la invención, una pasta de soldadura comprende una mezcla de un polvo de aleación de soldadura sin plomo a base de Sn y un fundente mezclado con el polvo. La aleación de soldadura es una soldadura que tiene dos picos en una curva DSC entre sus temperaturas de sólido y líquido y contiene de 0, 2 a 1, 0% en masa de Ag. El primer pico se produce al comienzo de la fusión de la aleación, y el segundo pico se produce a una temperatura superior a la del primer pico cuando la mayor parte de la aleación de soldadura se funde posteriormente. Preferentemente, la magnitud del primer pico es menor o igual a la magnitud del segundo pico.

La aleación de la soldadura puede incluir varios componentes adicionales, tal como un elemento que mejora la resistencia, un elemento de punto de fusión bajo, o un elemento que impide la oxidación.

Según otro aspecto relacionado con la invención, un procedimiento de soldadura comprende la realización de la soldadura por reflujo de dispositivos electrónicos para un panel de circuito impreso utilizando una pasta de soldadura según la presente invención.

La presente invención se refiere a la soldadura por reflujo de componentes de chips sin plomo.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una curva DSC (calorímetro de exploración diferencial) de una aleación de soldadura con Sn-0, 5Ag.

La figura 2 es una curva DSC de una aleación de soldadura con Sn-1Ag.

La figura 3 es una curva DSC de una aleación de soldadura con Sn-0, 5Ag-0, 1Ni.

La figura 4 es una curva DSC de una aleación de soldadura con Sn-1Ag-0, 1P.

La figura 5 es una curva DSC de una aleación de soldadura con Sn-3, 5Ag.

La figura 6 es una curva DSC de una aleación de soldadura con Sn-2Ag-0, 5Cu.

Descripción de las formas de realización preferidas Una aleación de soldadura de dos picos tal como la que se utiliza en una pasta de soldadura según la presente invención está pensada para evitar el cabeceo experimentando la fusión gradual a lo largo de un intervalo de temperaturas y de este modo prolongando el tiempo durante el que tiene lugar la fusión. Con una aleación de soldadura eutéctica, si la soldadura comienza a fundir en diferentes momentos en los extremos opuestos de un 45 dispositivo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Utilización de una pasta de soldadura sin Pb que consiste en una mezcla de un polvo de aleación de soldadura de dos picos a base de Sn sin plomo y un fundente para prevenir el cabeceo durante la soldadura por reflujo de componentes de chip sin plomo, consistiendo la aleación de soldadura en 0, 2 a 1, 0 por ciento en masa de Ag, opcionalmente por lo menos uno de los mencionados a continuación (i) - (iv) , y el resto de Sn:

(i) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en Bi, In y Zn en una cantidad total de por lo menos 0, 5 por ciento en masa y a lo sumo 3 por ciento en masa, 10

(ii) por lo menos un elemento de entre Sb y Cu en una cantidad total de a lo sumo 1 por ciento en masa, (iii) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en Ni, Co, Fe, Mn, Cr y Mo en una cantidad total de a lo sumo 0, 3 por ciento en masa; y 15

(iv) por lo menos un elemento seleccionado de entre el grupo que consiste en P, Ga y Ge en una cantidad total de a lo sumo 0, 2 por ciento en masa.