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:

  • B23K35/26 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23K SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO O CHAPADO POR SOLDADURA O SOLDADURA SIN FUSION; CORTE POR CALENTAMIENTO LOCALIZADO, p. ej. CORTE CON SOPLETE; TRABAJO POR RAYOS LASER (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión de metales B21C 23/22; realización de guarniciones o recubrimientos por moldeo B22D 19/08; moldeo por inmersión B22D 23/04; fabricación de capas compuestas por sinterización de polvos metálicos B22F 7/00; disposiciones sobre las máquinas para copiar o controlar B23Q; recubrimiento de metales o recubrimiento de materiales con metales, no previsto en otro lugar C23C; quemadores F23D). › B23K 35/00 Varillas de soldar, electrodos, materiales o medios ambientes utilizado para la soldadura sin fusión, la soldadura o el corte. › en los que el principal constituyente funde a menos de 400 ° C.
  • C22C13/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones basadas en estaño.

PDF original: ES-2541439_T3.pdf

 


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 electrónico, la soldadura en un extremo del dispositivo electrónico puede alcanzar un estado completamente fundido aunque la soldadura en el extremo opuesto del dispositivo electrónico esté todavía en un estado no fundido. En este caso, la soldadura en un estado completamente fundido ejercerá una fuerza de tensión mucho mayor en el dispositivo electrónico que la soldadura no fundida, y el desequilibrio en las fuerzas de tensión puede producir cabeceo del dispositivo electrónico. Con una aleación de soldadura de dos picos, las fuerzas que 50 actúan en los extremos opuestos de un dispositivo electrónico durante la fusión de la soldadura pueden estar equilibradas con el fin de impedir el cabeceo. Si la soldadura en el primer extremo del dispositivo electrónico comienza a fundirse antes de la soldadura en el segundo extremo, dado que la fusión se produce gradualmente, antes de que la soldadura en el primer extremo se ha fundido completamente, la soldadura en el segundo extremo... [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.


 

Patentes similares o relacionadas:

Cristal con elemento de conexión eléctrica, del 8 de Mayo de 2019, de SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE: Cristal (I) con al menos un elemento de conexión que comprende al menos - un sustrato con una estructura eléctricamente conductora sobre al menos una zona parcial […]

Aleación de soldadura, pasta de soldadura y placa de circuitos electrónicos, del 23 de Abril de 2019, de Harima Chemicals, Inc: Una aleación de soldadura que consiste en: estaño, plata, indio, bismuto y antimonio, y, opcionalmente, al menos un elemento arbitrario seleccionado del grupo […]

Aleación de soldadura, bola de soldadura, soldadura de chip, pasta de soldadura y unión de soldadura, del 27 de Marzo de 2019, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Una aleación de soldadura caracterizada por que la aleación de soldadura consiste en: 0,005 % en masa o más y 0,1 % en masa o menos de Mn; 0,001 % en masa o más y 0,1 […]

Pasta de soldadura sin limpieza y sin plomo, del 6 de Marzo de 2019, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Una pasta de soldadura sin plomo formada mezclando un polvo de soldadura basado en Sn-Ag o basado en Sn- Ag-Cu con un fundente que contiene al menos 5 […]

Aleación de soldadura sin plomo basada en Sn-Cu-Al-Ti, del 28 de Febrero de 2019, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Una aleación de soldadura sin plomo que tiene una composición de aleación que consiste en: del 0,6 al 0,9% en peso de Cu, del 0,02 al 0,07% en […]

Aleación de soldadura sin plomo, del 27 de Febrero de 2019, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Una aleación de soldadura sin plomo para unir un electrodo de Cu que contiene una capa de revestimiento chapado de Ni, teniendo la aleación de soldadura una […]

Una composición de pasta de soldadura, una pasta de soldadura y un fundente de soldadura, del 30 de Enero de 2019, de HENKEL AG & CO. KGAA: Un fundente de soldadura que comprende, basado en la cantidad total del fundente de soldadura, de un 10 a un 60 % en peso de una resina, de un 1 a un 10 % en […]

Aleación de soldadura sin plomo y circuito electrónico en vehículo, del 9 de Enero de 2019, de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.: Una aleación de soldadura libre de plomo que consiste en: 1 a 4 % en peso de Ag; 0,6 a 0,8 % en peso de Cu; 3 a 5 % en peso de Sb; 0,01 a 0,2 % en peso de […]

Otras patentes de SENJU METAL INDUSTRY CO. LTD.