專(zhuān)利名稱(chēng):一種高抗氧化無(wú)鉛焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及了一種應(yīng)用于電子工業(yè)軟釬焊用的無(wú)鉛釬料合金,進(jìn)一步來(lái)說(shuō),是一種可用于較高溫度的工作環(huán)境下的高抗氧化且機(jī)械性能優(yōu)良的SnAgCu系無(wú)鉛焊料合金。
背景技術(shù):
錫鉛釬料有著成本低、熔點(diǎn)低、機(jī)械性能優(yōu)良的特點(diǎn),但由于鉛的毒害性,在釬料生產(chǎn)及人類(lèi)使用的過(guò)程中帶來(lái)了不可避免的污染和傷害,自2006年歐盟RoHS法令對(duì)六種有害物質(zhì)最大限量值規(guī)定的實(shí)施以來(lái),越來(lái)越多的無(wú)鉛釬料代替了錫鉛釬料應(yīng)用于電子封裝技術(shù)領(lǐng)域,而SnAgCu系焊料以其良好的力學(xué)性能成為焊接領(lǐng)域普遍認(rèn)可的錫鉛焊料代替品的首選。
但是SnAgCu系無(wú)鉛焊料成本高,其抗氧化性的強(qiáng)弱將會(huì)對(duì)焊點(diǎn)的力學(xué)強(qiáng)度,導(dǎo)電性及錫渣的生成造成影響,為改變這種現(xiàn)象,通常采用加入抗氧化劑的方法對(duì)無(wú)鉛焊料進(jìn)行改性。
中國(guó)公開(kāi)號(hào)為CN102039496A的發(fā)明專(zhuān)利,公開(kāi)了一種抗氧化低銀無(wú)鉛釬料及其生產(chǎn)方法,通過(guò)添加一定量的Ga、P提高釬料的抗氧化性,但是由于P在合金中不易分散,且會(huì)在金屬分離的表面形成一層致密的集膚層,對(duì)進(jìn)一步加工帶來(lái)困難,同時(shí)對(duì)焊劑的要求高,影響后續(xù)的焊接效果。
中國(guó)公開(kāi)號(hào)為CN101992362A的發(fā)明專(zhuān)利,公開(kāi)了一種適宜制粉的具有抗氧化能力的無(wú)鉛焊料合金,加入Ge可抑制焊料的進(jìn)一步氧化,同時(shí)細(xì)化晶粒,但其抗氧化性不能得到很高的保障,同時(shí)通過(guò)添加Sb對(duì)潤(rùn)濕性有一定的改善。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用中間合金的方法制備SnAgCu基無(wú)鉛焊料,通過(guò)添加不同配比的金屬元素,對(duì)焊料的抗氧化性、潤(rùn)濕性、蠕變性、力學(xué)強(qiáng)度等性能進(jìn)行改善,最終獲得綜合性能良好,可用于較高溫度的工作環(huán)境下的高抗氧化無(wú)鉛焊料合金。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種SnAgCu基高抗氧化無(wú)鉛焊料,以重量百分比計(jì),包括以下成分Ag O. 3^3. 0wt%, Cu O. Γ . 5 wt%, Ga (Tl. 0 wt%, Ge 0 0· 5 wt%、Sb 0 0· 7 wt%、Ni 0-0. 2 wt%, Ce 0-0.1 wt%> Nd 0-0.1 wt%, Sn 為余量。
其中,考慮到無(wú)鉛焊料的成本,優(yōu)選Ag的含量在O. 3^1. 0wt%,所得的無(wú)鉛焊料合金的接近Ag含量為3. 0wt%的合金的潤(rùn)濕性。
所述的的Cu元素,隨著其含量的增加,提高了焊料的抗拉強(qiáng)度,增加合金的潤(rùn)濕性,當(dāng)Cu含量過(guò)高,易形成金屬間化合物(IMC) Cu6Sn5,降低了焊點(diǎn)的可靠性,故優(yōu)選Cu含量為 O. 2-1. 2wt%0
所述的Ga由于對(duì)合金具有較強(qiáng)的凈化效果和集膚效應(yīng),有很好的抗氧化效果,能均勻分布在金屬粉末的表面,優(yōu)選Ga為O. 0Γ0. 5wt%。
所述的Ge同樣對(duì)合金具有凈化效果和集膚效應(yīng),提高了合金的抗氧化性,同時(shí)可細(xì)化晶粒,使晶粒的微觀組織結(jié)構(gòu)均勻化,優(yōu)選Ge含量為O. 0Γ0. 2wt%。
所述的Sb元素可以改善合金的潤(rùn)濕性,提高合金的硬度及抗拉強(qiáng)度,延長(zhǎng)疲勞壽命,優(yōu)選其含量為O. Γ0. 5wt%。
所述的Ni元素,熔點(diǎn)高(1445°C),可抑制MC的生長(zhǎng),細(xì)化焊料微觀組織及提高力學(xué)性能,如抗沖擊性能,優(yōu)選其含量為O. ΟΓΟ. 08wt%o
所述的稀土元素Ce、Nd,為表面活性元素,可降低也太焊料的表面張力,提高了焊料合金的鋪展和潤(rùn)濕性,細(xì)化組織,抑制MC的生長(zhǎng),但當(dāng)其含量大于O. lwt%時(shí),由于稀土元素化學(xué)性質(zhì)活潑,易氧化,會(huì)在釬焊過(guò)程產(chǎn)生氧化渣,會(huì)對(duì)其潤(rùn)濕性和鋪展性造成一定的負(fù)面影響,故優(yōu)選為0. 005 0. 08wt%。
本發(fā)明通過(guò)中間合金的方式,制備SnAgCu基高抗氧化無(wú)鉛焊料,方法如下1.將本發(fā)明中需要添加的配料元素N1、Ce、Nd分別按5:95,4:96,4:96的比例與Sn熔煉成合金;2.在熔爐中加入0. 3 1. 0wt% 的銀,0. 2 1. 2wt% 的銅,O. θΓθ. 5wt% 的鎵,O. θΓθ. 2wt% 的鍺,O. Γθ. 5wt%的銻,0. 2 1. 6wt%錫鎳合金,1. 25 2wt%的錫鈰合金,1. 25 2wt%的錫釹合金及剩余的精錫,至熔化,攪拌均勻,恒溫保溫半個(gè)小時(shí),澆注過(guò)程快速冷卻成焊料合金。
圖1為具體實(shí)施例中潤(rùn)濕性的比較,在使用相同的松香型焊劑的條件下,得到對(duì)照例與實(shí)施例的潤(rùn)濕角的比較。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步描述本發(fā)明,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下述的實(shí)施例。
表1:對(duì)照例與實(shí)施例成分表。
權(quán)利要求
1.一種高抗氧化無(wú)鉛焊料,其特征在于由以下質(zhì)量百分比的組分組成Ag 0. 3 3. 0%, Cu 0. Γ1. 5%, Ga :0 1%,Ge :0 0· 5%, Sb :0 0· 7%, N1:0 0· 2%, Ce 0 0· 1%,Nd :0 0· 1%,余量為 Sn。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗氧化無(wú)鉛焊料,其特征在于其成分的質(zhì)量百分比優(yōu)選為Ag 0. 3 1. 0%, Cu 0. 2 1. 2%, Ga 0. θΓθ. 5%, Ge 0. θΓθ. 2%, Sb 0. Γ0. 5%, Ni O. θΓθ. 08%, Ce 0. 005 O. · 08%, Nd 0. 005 O. · 08%,余量為 Sn。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種SnAgCu基高抗氧化無(wú)鉛焊料,其中,焊料的組分及質(zhì)量百分比為0.3~3.0的銀、0.1~1.5的銅及余量的錫,在此基礎(chǔ)上,添加0~1.0的鎵、0~1.0的鍺、0~0.7的銻、0-0.2的鎳及微量的鈰、釹。通過(guò)中間合金的方式對(duì)SnAgCu基焊料添加不同配比的金屬元素,焊料的抗氧化性得到了極大的提高,同時(shí)具有良好的潤(rùn)濕性、蠕變性及抗拉強(qiáng)度,機(jī)械性能良好,可廣泛適用于電子封裝軟釬焊接。
文檔編號(hào)B23K35/26GK103028863SQ20111029519
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者胡潔 申請(qǐng)人:郴州金箭焊料有限公司