專利名稱：抗氧化無(wú)鉛焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料，涉及印刷電路板上的無(wú)鉛焊料背景技術(shù)目前電子工業(yè)中電子組裝和封裝最常用的焊接材料是錫鉛共晶焊料，它雖然具有成本低廉、導(dǎo)電性好、力學(xué)焊接性能優(yōu)良等特點(diǎn)。但是鉛和鉛的化合物為有毒有害物質(zhì)，焊料在生產(chǎn)和使用過(guò)程中危害人體健康，容易致癌，焊接廢棄物會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。世界各國(guó)對(duì)鉛的使用日益關(guān)注，禁止使用的呼聲日趨高漲。近年來(lái)，無(wú)鉛焊料的研究開(kāi)發(fā)工作發(fā)展很快。從國(guó)內(nèi)外已有的研究成果來(lái)看，以錫(Sn)為主，添加能產(chǎn)生低溫共晶的銅(Cu)、銀(Ag)、鋅(Zn)、銻(Sb)、銦(In)、鉍等金屬元素，通過(guò)焊料合金化來(lái)改善合金的性能，提高可釬焊性。這種無(wú)鉛焊料的成分主要集中在錫/銅、錫/銀、錫/鋅、錫/銦、錫/鉍等系列。由于該無(wú)鉛焊料主要成分是錫，其熔點(diǎn)比錫鉛共晶焊料約高50℃，隨之使用溫度亦相應(yīng)提高，因而易產(chǎn)生氧化，影響焊接質(zhì)量，故無(wú)鉛焊料的抗氧化性能顯得特別重要，但從已有報(bào)導(dǎo)來(lái)看，目前無(wú)鉛焊料的抗氧化問(wèn)題尚未解決；又由于銦、銀價(jià)格昂貴，資源有限，都使所述無(wú)鉛焊料，難以在電子工業(yè)中全面推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，尋求一種抗氧化性能好、綜合性能優(yōu)、價(jià)格低廉、資源豐富的無(wú)鉛焊料。
本發(fā)明總的構(gòu)思采用高錫、低銅、低銀，添加一定量稀土、銦、鎵、磷及適量鎳、銻作為合金化元素來(lái)制備抗氧化無(wú)鉛焊料。
加入鎵(Ga)、磷(P)元素能顯著提高合金的抗氧化性能，降低焊接過(guò)程中焊料的氧化程度；加入鎳(Ni)元素，有助解決焊點(diǎn)橋連；加入混合稀土元素(RE)，主要包括鈰、鑭等元素及其氧化物，不但改善合金的潤(rùn)濕性，而且可以細(xì)化晶粒，能顯著提高錫/銅合金的力學(xué)性能、焊接性能、冷熱加工性能和可靠性，能滿足電子工業(yè)將電器元件和電子元件焊接在印刷電路板上時(shí)對(duì)焊料的要求。它是一種抗氧化、無(wú)毒、無(wú)污染、綜合性能優(yōu)越、價(jià)格低廉、環(huán)保型的無(wú)鉛焊料。
具體實(shí)施例方式根據(jù)總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的抗氧化無(wú)鉛焊料的化學(xué)組分及其重量含量百分?jǐn)?shù)范圍(Wt％)，可以采用下列較佳的五項(xiàng)發(fā)明方案。
1.(2.0-5.0)Cu、(0.01-0.5)Ag、(0.01-0.5)Sb、(0.002-0.2)In、(0.01-0.5)Ni、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
2.(2.0-5.0)Cu、(0.01-0.5)Ag、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
3.(0.05-2.0)Cu、(2.0-5.0)Sb、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
4.(0.05-2.0)Cu、(0.002-0.2)In、(0.01-0.3)Sb、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
5.(1.0-4.0)Ag、(0.05-2.0)Cu、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
以上出自一個(gè)發(fā)明構(gòu)思的五項(xiàng)發(fā)明有三個(gè)共同的技術(shù)特征。一是都有相同含量的Ga和P，保證了發(fā)明的無(wú)鉛焊料都有良好的抗氧化性能；二是都有含量相同的稀土元素Re，可以顯著改善焊料的力學(xué)，加工性能；三是由于均采用高Sn、低Cu、低Ag等可以顯著降低生產(chǎn)成本。
按配好的合金成分，最好是塊狀或粒狀(稀土、鎵、磷、鎳為中間的合金)，放入真空熔煉爐或非真空熔煉爐中熔煉，在常壓下，850℃-900℃的溫度，保持1-2小時(shí)，澆鑄即可得到抗氧化無(wú)鉛焊料合金。進(jìn)一步加工可生產(chǎn)抗氧化無(wú)鉛焊料絲和條。
本發(fā)明的顯著效果是，焊料具有抗氧化和優(yōu)異的冷、熱加工性能；合金組織細(xì)化，具有優(yōu)良的力學(xué)性能；解決了焊點(diǎn)的橋連和引線溶蝕問(wèn)題；提高了耐熱性和耐蝕性，增加了焊料的可焊性，減少了焊料使用過(guò)程中氧化渣的數(shù)量。該無(wú)鉛焊料不僅無(wú)毒、無(wú)污染，其綜合性能優(yōu)越，而且價(jià)格低廉。能夠滿足電器元件和電子元件在印刷電路板上焊接的要求。
權(quán)利要求
1.抗氧化無(wú)鉛焊料，其組分及重量含量百分?jǐn)?shù)范圍為2.0-5.0Cu、0.01-0.5Ag、0.01-0.5Sb、0.002-0.2In、0.01-0.5Ni、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
2.抗氧化無(wú)鉛焊料，其組分及重量含量百分?jǐn)?shù)范圍為2.0-5.0Cu、0.01-0.5Ag、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
3.抗氧化無(wú)鉛焊料，其組分及重量含量百分?jǐn)?shù)范圍為0.05-2.0Cu、2.0-5.0Sb、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
4.抗氧化無(wú)鉛焊料，其組分及重量含量百分?jǐn)?shù)范圍為0.05-2.0Cu、0.002-0.2In、0.01-0.3Sb、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量為Sn.和通常含量的雜質(zhì)。
5.抗氧化無(wú)鉛焊料，其組分及重量含量百分?jǐn)?shù)范圍為1.0-4.0Ag、0.05-2.0Cu、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量為Sn和通常含量的雜質(zhì)。
全文摘要
抗氧化無(wú)鉛焊料，主要解決抗氧化、降低生產(chǎn)成本以及改善焊接性能。其組分及含量(Wt％)在一個(gè)構(gòu)思下有五項(xiàng)發(fā)明1、2.0－5.0 Cu、0.01－0.5 Ag、0.01－0.5 Sb、0.002－0.2 In、0.01－0.5 Ni、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量為Sn.。2、2.0－5.0 Cu、0.01－0.5 Ag、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量為Sn.。3、0.05－2.0 Cu、2.0－5.0 Sb、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量為Sn。4、0.05－2.0 Cu、0.002－0.2 In、0.01－0.3 Sb、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量為Sn.。5、1.0－4.0 Ag、0.05－2.0 Cu、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量為Sn.。本焊料適用印刷電路板焊接，無(wú)毒，無(wú)污染，具有較強(qiáng)的抗氧化性能。
文檔編號(hào)B23K35/26GK1475327SQ03129619
公開(kāi)日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月28日
發(fā)明者顧小龍, 楊倡進(jìn) 申請(qǐng)人:亞通電子有限公司