CN102699563A

CN102699563A - 一种低银无铅软钎料

Info

Publication number: CN102699563A
Application number: CN2012102151280A
Authority: CN
Inventors: 刘平; 顾小龙; 杨倡进; 钟海峰
Original assignee: Zhejiang Asia General Soldering & Brazing Material Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Asia General Soldering & Brazing Material Co Ltd
Priority date: 2012-06-23
Filing date: 2012-06-23
Publication date: 2012-10-03

Abstract

熔点适中，抗拉强度高，抗氧化性能高，成本低的一种低银无铅软钎料，以所述钎料总重量为基准含：Ag 0.1-0.7%，Cu 0.1-1.0 %， Bi 0.01-5%， Sb 0.01-3%，Ni 0 -0.5 %，P 0.001-0.1 %，X 0.001-0.1 %，Sn 余量；所述X 为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组合。本发明适用于电子和微电子封装领域的波峰焊、回流焊和手工焊。

Description

一种低银无铅软钎料

技术领域

本发明涉及一种无铅钎料，这种钎料特别适于电子和微电子封装领域的波峰焊、回流焊和手工焊。

背景技术

为适应电子信息产品无毒无害的要求，近年来无铅钎料在电子及微电子工业被广泛使用。其中Sn(3.0-3.9)Ag(0.5-0.7)Cu高银含量的无铅钎料，由于具有较好的综合力学性能和工艺性能而得到行业的推广。然而，随着绿色无铅化的深入实施和推进，电子工业界发现，在消费电子产品运输和服役过程中容易受到意外的颠簸、震动、碰撞和跌落，从而引入电子组装互连中由力学冲击引起的一种新的失效机制，而高银含量的钎料在这方面的问题尤为突出。低银含量的无铅钎料具有较好的韧性，在抗跌落性能方面优于诸如Sn3.0Ag0.5Cu这种高银钎料，且材料成本有所下降，在业界受到广泛关注。日本电子信息产业协会JEITA于2007年推出的第二代无铅钎料方案即为低银钎料。但低银无铅焊料用于电子组装极有可能会带来一系列的问题，如抗拉强度下降，熔点过高，氧化严重，热疲劳性能较差，返修难，低熔点合金偏析等。为解决钎料氧化问题， 200910042771.6号中国专利申请，在低银合金基础上加入微量的P,Ga,Ge，减少波峰焊过程中的氧化，同时解决焊点桥联以及润湿性不足等问题。为降低熔点，200810026634.9号中国专利申请公布了一种低银无铅钎料，其Bi含量为1-5%,该钎料同时具有优良的钎焊工艺性能和综合力学性能。然而很多现有的文献只专注于改善钎料的某一项或两项性能，而忽视其他性能，使其应用受到限制。

发明内容

本发明要解决目前低银无铅钎料熔点过高，抗拉强度低，抗氧化性差等问题，为此提供本发明的一种熔点适中，低成本，抗氧化性好，力学性能良好，润湿性好，熔铜率低的低银无铅软钎料，以利于实用化和产业化。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案，其特殊之处是以所述钎料总重量为基准含：

Ag 0.1-0.7%，

Cu 0.1-1.0 %，

Bi 0.01-5%，

Sb 0.01-3%，

Ni 0 -0.5 %，

P 0.001-0.1 %，

X 0.001-0.1 %，Sn 余量；所述X 为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组合。

本发明优选是含：

Ag 0.2-0.5%，Cu 0.4-0.8 %， Bi 0.5-2.5%， Sb 0.5-2%，Ni 0.02-0.3 %，P 0.002-0.02 %，X 0.002-0.02 %。

本发明低银无铅软钎料的制备方法：按比例将Sn-Cu中间合金， Sn-Ag中间合金, Sn-Bi中间合金，Sn-Ni中间合金与Sn锭放入真空熔炼炉或非真空熔炼炉，在500℃左右熔炼0.5-1h, 然后将Sn-P中间合金，Sn-X中间合金加入到熔炼炉中，出炉前充分搅拌，制备出所需的钎料合金。

本发明的低银无铅软钎料合金熔点属行业应用中的适中，其抗拉强度不小于40MPa。

本发明制备时被制成钎料母合金或者钎料块、焊条、焊丝、焊球、焊粉、焊膏中的任何一种或多种，应用于电子和微电子组装领域。

本发明的一种低银无铅软钎料合金无毒、无污染，成本低，抗氧化性强，综合性能好，满足波峰焊、回流焊和手工焊等焊接要求。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

1 本发明钎料Ag含量较低，相比SAC305，节约了钎料成本。

2 本发明新型合金的熔点适中，可利用现有工艺设备进行电子组装。

3 本发明低银无铅软钎料中添加微量的P作为钎料的抗氧化剂，钎料的抗氧化性得到明显的提高。

4 本发明低银无铅软钎料中添加了Bi ，降低了钎料的熔点，改善了钎料的润湿行为，提高了钎料的抗拉强度。

5本发明低银无铅软钎料中添加了Sb，提高了钎料的力学性能，改善了钎料的可靠性。

6本发明低银无铅软钎料中添加了Ni，降低了钎料合金钎焊铜时降低钎料对铜基板的熔蚀；同时细化了界面金属间化合物形貌，改善了焊点的可靠性。

7本发明低银无铅软钎料中添加了Ga, Ge和混合稀土中的一种或任意几种组合，能使合金在熔融状态下具有较好的抗氧化能力和润湿能力。

具体实施方式

本发明的无铅软钎料，以其重量为基准，所含组分及其含量由表1的实施例给出，并测试实施例和比较例的抗拉强度、熔点、扩展率和抗氧化性能。

将实施例中的百分含量的组分以中间合金形式投料，按比例将Sn-Cu中间合金， Sn-Ag中间合金, Sn-Bi中间合金， Sn-Ni中间合金与Sn锭放入真空熔炼炉或非真空熔炼炉，在500℃左右熔炼0.5-1h, 然后将Sn-P中间合金， Sn-X中间合金加入到熔炼炉中，并充分搅拌，浇注凝固获得钎料合金，也可加工成钎料块、钎料条、焊丝、焊片、焊球、焊粉或焊膏。

表1 实施例和对比例技术指标

注：① 表1结果均是在相同试验条件下完成的。

② 液膜变黄时间是标量合金氧化（耐氧化）的一个指标。

本发明的无铅软钎料无毒、无污染、成本低、具有良好的冷热加工性能、熔点适中，抗氧化性好、力学性能良好、润湿性好、熔铜率低等优点，适于电子和微电子封装领域的波峰焊、回流焊和手工焊，值得推广使用。

尽管已经用实施例对本发明进行了说明，但是这些实施例仅是解释说明并不限制本发明。对于本领域的技术人员来说，应当理解的是，在不背离本发明权利要求中所请求保护的范围的情况下，可以对上述实施方案进行各种改进和变化。

Claims

1.一种低银无铅软钎料，其特征在于，以所述钎料总重量为基准含：Ag0.1-0.7%，Cu 0.1-1.0 %， Bi 0.01-5%， Sb 0.01-3%，Ni0 -0.5 %，P 0.001-0.1 %，X 0.001-0.1 %，Sn 余量；所述X 为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组合。

2.如权利要求1所述的一种低银无铅软钎料，其特征是含：Ag 0.2-0.5%，Cu 0.4-0.8 %， Bi 0.5-2.5%， Sb 0.5-2%，Ni 0.02-0.3 %，P 0.002-0.02 %，X 0.002-0.02 %。