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1 k 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 knúmero de publicación: kint. Cl. 7 : B23K 3/26 C22C 13/00 //B23K 1:36 12 k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA T3 86 knúmero de solicitud europea: k Fecha de presentación : k Número de publicación de la solicitud: k Fecha de publicación de la solicitud: k 4 Título: Material de soldadura blanda exento de plomo y su utilización. k Prioridad: DE k 73 Titular/es: WIELAND-WERKE AG Graf-Arco-Strasse Ulm, DE k 4 Fecha de la publicación de la mención BOPI: k 72 Inventor/es: Buresch, Isabell k 4 Fecha de la publicación del folleto de patente: k 74 Agente: Elzaburu Márquez, Alberto ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. C/Panamá, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCION Material de soldadura blanda exento de plomo y su utilización. El invento se refiere a un material de soldadura blanda exento de plomo, que consta de una aleación de estaño de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 3. A los materiales de soldadura blanda utilizados en la técnica para los sectores electrónico y electrotécnico se plantean usualmente los siguientes requisitos: Los materiales de soldadura blanda deben presentar un buen comportamiento de mojadura frente a las piezas metálicas, que son unidas por vía térmica. En tal caso, el punto de fusión de los materiales de soldadura blanda no debe estar situado por encima de C. En la práctica, la mayor parte de los materiales de soldadura blanda tienen unos puntos de fusión o márgenes de puntos de fusión situados muy por debajo de C, a saber entre 180 C y 0 C. Para el sector electrónico es importante que el punto de fusión esté situado suficientemente por encima de las temperaturas máximas de funcionamiento, pero por otro lado sea lo suficientemente bajo para fabricar con ellos piezas componentes que soporten estas temperaturas al unir por soldadura blanda. Estos requisitos son cumplidos hasta ahora dentro de un amplio marco por materiales de soldadura a base de SnPb. Puesto que, sin embargo, por razones de protección del medio ambiente, hay que contar con la prohibición del plomo, los materiales de soldadura de SnPb deben ser reemplazados por materiales de soldadura exentos de plomo. Ya se han conocido materiales de soldadura de SnBi y SnIn, que particularmente por causa de su bajo punto de fusión se adecuan como alternativa para los materiales de soldadura de SnPb. De modo similar a los materiales de soldadura de SnPb, estos materiales de soldadura exentos de plomo mojan a los substratos de cobre, níquel y oro (comparénse, por ejemplo, los artículos Microstructure and Mechanical Properties of Sn-In and Sn-Bi Solders = Microestructura y propiedades mecánicas de los materiales de soldadura de Sn- In y Sn-Bi de J.W. Morris y colaboradores y The Properties of Tin-Bismuth Alloy Solders = Las propiedades de los materiales de soldadura a base de aleaciones de estaño y bismuto de L.E. Felton y colaboradores en Journal of Metals, Julio de 1993, páginas 2 a 27 y respectivamente 28 a 32). Las soldaduras constituyen las superficies límites (interfases) entre dos diferentes materiales. Mediante el distinto coeficiente de dilatación de los materiales que se han de unir, al producirse un cambio de temperatura, tal como p.ej. un enfriamiento después de haber soldado o alojado las piezas componentes (es decir de haberlas recubierto por proyección conunmaterialsintético) aparecen tensiones de cizalladura en la soldadura. Las soldaduras de CuBi puras y su fase intermetálica (IMP) muestran a la temperatura ambiente un grano grueso, que a unas temperaturas de empleo situadas por encima de la temperatura ambiente presenta tendencia a un crecimiento demasiado grande de los granos. Un grano grueso o el crecimiento de los granos influyen negativamente sobre las propiedades de la unión por soldadura. El invento tiene por lo tanto como misión poner a disposición un material de soldadura blanda exento de plomo (aleación de Sn) del tipo mencionado al comienzo que tenga un bajo punto de fusión y que presente un menor tamaño de granos y un crecimiento disminuido de los granos y por consiguiente una mayor resistencia mecánica de la unión por soldadura. El problema planteado por esta misión se resuelve conforme al invento mediante el recurso de que la aleación de estaño, según una primera variante, consta de 0,1 a 7% de bismuto o 0,1 a 0% en peso de indio; 0,001 a % en peso de cobalto; el resto estaño y las impurezas usuales, de acuerdo con una segunda variante, consta de 0,1 a % en peso de bismuto y 0,0 a 3% en peso de indio; 0,001 a % en peso de cobalto; el resto estaño y las impurezas usuales. (en tales casos los datos porcentuales se refieren al peso). El cobalto produce una estructura en total de grano fino de la soldadura, y después de la mojadura, por ejemplo sobre cobre, níquel y oro y sus aleaciones, produce una fase intermetálica (IMP) de grano fino, (compárese la Tabla), que aumenta la resistencia mecánica de la unión entre piezas componentes soldadas. La fase intermetálica uniforme, de grano fino, no solamente produce una mayor pureza de la capa total, una mejor flexibilidad, una más alta resistencia a la cizalladura y un más bajo módulo de elasticidad (= módulo E), sino que también produce particularmente una alta estabilidad de plastodeformación. Por estabilidad de plastodeformación ha de entenderse en este contexto la estabilidad frente a los procesos de deformación dependientes del tiempo y de la temperatura, que aparecen en el caso de una solicitación a largo plazo. Tamaño de granos Tamaño de granos de la soldadura de la IMP sin Co con 0,3% sin Co con 0,% de Co de Co SnBi SnBi SnIn48 - SnBiIn ,3-8,8 Un material de soldadura blanda con estaño y/o bismuto y/o indio, que contiene de 0,2 a 0% de partículas metálicas insolubles (de hierro, cobalto o níquel) es conocido por el documento de

3 3 ES T3 4 solicitud de patente europea EP-A En ese documento se divulga solamente el contenido total de Sn y/o Bi y/o In, pero no los contenidos individuales de Sn, Bi e In. Faltan enteramente ejemplos de un material de soldadura blanda con adición de Co. De acuerdo con formas preferidas de realización, la primera variante de la aleación de estaño contiene de a 7% en peso de bismuto o de 3 a 0% en peso de indio, la segunda variante contiene de a % en peso de bismuto y de 3 a 3% en peso de indio. Para ambas variantes se recomienda efectuar en cada caso una adición de 0,003 a 0,% en peso de cobalto. En virtud de las propiedades descritas, el material de soldadura blanda conforme al invento se adecua preferiblemente para soldar placas de circuitos impresos, elementos componentes semiconductores y piezas componentes electrónicas de todos los tipos. Por el término de soldar se entienden en tal caso todas las técnicas corrientes 1 de soldadura (entre otras, las de soldar a mano, soldar a reflujo, en fase de vapor, por infrarrojos, por olas), etc. Otras finalidades de utilización son el estañado al fuego de bandas y chapas de cobre, níquel, hierro y sus aleaciones, así comoelestañado por inmersión de substratos a base de cobre, níquel, hierro y oro y sus aleaciones, así como las piezas componentes y placas de circuitos impresos, provistas de metalizaciones con cobre, oro, níquel, paladio y plata. El invento se explica con mayor detalle con ayuda del siguiente ejemplo de realización. Se muestra (en las Figuras 1/2) el efecto afinador del grano que tiene una adición de cobalto de 0,% para una aleación de SnBiIn3. En tal caso, se aplicó una capa superficial como un espesor de 1a3 µm porvía líquida en fusión (estañado al fuego o por inmersión) sobre una banda o chapa de bronce con estaño (CuSn6). Las Figuras 1 y 2muestranlafaseintermetálica en cada caso en un aumento de.000:

4 ES T3 6 REIVINDICACIONES 1. Material de soldadura blanda exento de plomo, que consta de una aleación de estaño con 0,1 a 7% en peso de bismuto o con 0,1 a 0% en peso de indio; 0,001 a % en peso de cobalto; el resto estaño e impurezas usuales. 2. Material de soldadura blanda de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación de estaño contiene de a 7% en peso de bismuto o de 3 a 0% en peso de indio. 3. Material de soldadura blanda exento de plomo, que consta de una aleación de estaño con 0,1 a % de bismuto y con 0,0 a 3% en peso de indio; 0,001 a % en peso de cobalto; el resto estaño e impurezas usuales. 4. Material de soldadura blanda de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la aleación de estaño contiene de a % en peso de bismuto y de 3 a 3% en peso de indio.. Material de soldadura blanda de acuerdo 1 con la reivindicación 1 ó 2 y 3 ó 4 respectivamente, caracterizado porque la aleación de estaño contienede0,003a0,%enpesodecobalto. 6. Utilización del material de soldadura blanda de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones1aparalasoldaduradeplacasdecircuitos impresos, elementos componentes semiconductores y piezas componentes electrónicas de todo tipo. 7. Utilización del material de soldadura blanda de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a para el estañado al fuego de bandas y chapas a base de cobre, níquel, hierro y sus aleaciones. 8. Utilización del material de soldadura blanda de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a para el estañado por inmersión de substratos a base de cobre, níquel, hierro y oro y sus aleaciones, así como de piezas componentes y placas de circuitos impresos, provistas de metalizaciones con cobre, oro, níquel, paladio y plata NOTA INFORMATIVA: Conforme a la reserva del art del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposición Transitoria del RD 2424/1986, de de octubre, relativo a la aplicación del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a España y solicitadas antes del , no producirán ningún efecto en España en la medida en que confieran protección a productos químicos y farmacéuticos como tales. Esta información no prejuzga que la patente esté o no incluída en la mencionada reserva. 4

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