專利名稱：一種無(wú)鉛焊錫膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品表面貼裝(SMT)加工過(guò)程中，使用的無(wú)鉛焊錫膏。特別是一種在回流焊使用過(guò)程中的峰值溫度較錫-銅二元合金焊粉、錫-銀-銅三元合金焊粉、錫-銀-鉍三元合金焊粉、錫-銀二元合金焊粉、錫-銅-鎳三元合金焊粉或錫-銅-鈷三元合金焊粉無(wú)鉛合金制成的焊錫膏有著大幅度的降低的無(wú)鉛焊錫膏。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，錫-鉛等合金粉制成的含鉛焊錫膏，在電子產(chǎn)品表面貼裝(SMT)加工過(guò)程中，由于在回流焊使用過(guò)程中的峰值溫度適中，即可使線路板及元器件不被損壞同時(shí)保證焊點(diǎn)高溫使用的強(qiáng)度被廣泛使用。
為滿足環(huán)保的要求，在微電子加工工藝過(guò)程中采用無(wú)鉛化焊接材料已是勢(shì)在必行，如歐盟出于環(huán)保的要求，有關(guān)電子產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的兩項(xiàng)指令(WEEE和ROHS)在2006年7月1目的全面實(shí)施。目前最為常見(jiàn)的無(wú)鉛焊錫膏多采用Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn96.3Ag3Cu0.7等錫-銀-銅合金體系。同時(shí)錫-銀、錫-銀-鉍、錫-銅以及錫-銅加入少量鎳、鈷等過(guò)渡金屬元素組成的合金體系，制成的焊錫膏也可用于電子產(chǎn)品表面貼裝SMT工藝過(guò)程中。但這些合金的熔點(diǎn)均在217℃-227℃之間，其回流焊接溫度則需要達(dá)到245℃以上。如此高的使用溫度常常會(huì)造成線路板及元器件的損壞。而由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48Sn42焊粉制成的低溫焊錫膏，雖然可以避免回流溫度過(guò)高而造成的問(wèn)題，但由于熔點(diǎn)偏底，只有138℃，所形成的焊點(diǎn)在使用溫度接近100℃時(shí)可靠性大大降低，因而在大多數(shù)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程不被采用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48Sn42焊粉制成的低溫焊錫膏，熔點(diǎn)偏低，所形成的焊點(diǎn)在使用過(guò)程中可靠性低的缺點(diǎn)，以及錫-銀-銅、錫-銀-鉍、錫-銅等多元合金焊粉制成的高溫焊錫膏，錫膏焊接過(guò)程中易造成PCB板以及元器件損壞使的不足，本發(fā)明公開(kāi)一種焊接使用熔點(diǎn)與傳統(tǒng)的錫-鉛體系相當(dāng)?shù)臒o(wú)鉛焊錫膏。
本發(fā)明所采取的技術(shù)措施是無(wú)鉛焊錫膏中，合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與熔點(diǎn)或熔程在200-230℃之間的錫-銅二元合金焊粉、錫-銀-銅三元合金焊粉、錫-銀-鉍三元合金焊粉、錫-銀二元合金焊粉、錫-銅-鎳三元合金焊粉或錫-銅-鈷三元合金焊粉中，其中一種合金焊粉，按1-99∶99-1重量配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。其中錫-銅二元合金焊粉為Sn99.3Cu0.7，錫-銀-銅三元合金焊粉為Sn96.5.Ag3.Cu0.5或Sn96.5Ag3.Cu0.7，錫-銀-鉍三元合金焊粉為Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8，錫-銀二元合金焊粉為Sn96.5.Ag3.5或Sn98.Ag2，錫-銅-鎳三元合金焊粉為錫Sn的含量為98.3-99.2，鎳Ni的含量為0.1-1的錫-銅-鎳三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Ni，錫-銅-鈷三元合金焊粉為錫Sn的含量為98.3-99.2，鈷Co的含量為0.1-1的錫-銅-鈷三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Co。
本發(fā)明的積極效果是無(wú)鉛焊錫膏在不改變其焊接性能的條件下，使無(wú)鉛焊錫膏在回流焊接過(guò)程中的峰值溫度保持在220-245℃之間。較低的回流焊接溫度避免了線路板和元器件的損壞，同時(shí)也提高了焊點(diǎn)在高溫使用過(guò)程中的可靠性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫膏的使用過(guò)程中，鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48.Sn42合金焊粉首先在138℃開(kāi)始融化，熔融狀態(tài)下的Bi48.Sn42合金對(duì)對(duì)尚未融化的Sn99.3Cu0.7、Sn96.5.Ag3.Cu0.5、Sn96.5.Ag3Cu.0.7、Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8、Sn96.5.Ag3.5、Sn98.Ag2、Sn.Cu0.7.Ni、SnCu0.7.Co等熔點(diǎn)在200-230℃之間的無(wú)鉛合金焊粉的融化產(chǎn)生促進(jìn)作用，使本發(fā)明的無(wú)鉛焊錫膏的回流溫度降低。同時(shí)也縮短了無(wú)鉛焊錫膏的融化時(shí)間。無(wú)鉛焊錫膏冷卻后，形成的合金焊點(diǎn)中混入了銀、銅鎳、鈷等金屬而形成新的三元、四元以及五元合金。這些新生成的合金的熔點(diǎn)均高于鉍-錫共熔合金B(yǎng)i48.Sn42的熔融化溫度。從而提高了焊點(diǎn)在高溫條件下的使用可靠性。
根據(jù)以上原理，在本發(fā)明所屬的無(wú)鉛焊錫膏中，隨著鉍-錫共熔合金B(yǎng)i48.Sn42焊粉的含量增加，無(wú)鉛焊錫膏的同流峰值溫度會(huì)逐漸降低，同時(shí)焊點(diǎn)的使用可靠性也會(huì)相應(yīng)有所降低。反之隨著鉍-錫合金B(yǎng)i48Sn42焊粉的含量減少，無(wú)鉛焊錫膏的回流峰值溫度也會(huì)逐漸增高，而焊點(diǎn)的使用可靠性也會(huì)相應(yīng)有所提高。在使用過(guò)程中，根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，選擇鉍-錫合金B(yǎng)i48Sn42焊粉與Sn99.3Cu0.7、Sn96.5Ag3Cu0.5、Sn96.5Ag3Cu0.7、Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8、Sn96.5.Ag3.5、Sn98.Ag2、Sn.Cu0.7.Ni、Sn.Cu0.7.Co等熔點(diǎn)在200-230℃之間的無(wú)鉛合金焊粉的比例重量比在1-99∶99-1之間。
本發(fā)明實(shí)施例1無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48.Sn42合金焊粉與錫-鋼二元合金焊粉Sn99.3Cu0.7按1-99∶99-1重量配比混合后，加助焊劑制成。
具體技術(shù)參數(shù)為，Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃Sn99.3Cu0.7熔點(diǎn)227℃，回流焊峰值溫度250℃以上

本發(fā)明實(shí)施例2無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金(Bi48Sn42)焊粉與錫-銀-銅三元合金焊粉Sn96.5Ag.3Cu0.5按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃Sn96.5.Ag3.Cu0.5熔點(diǎn)216-220℃，回流焊峰值溫度245℃以上

本發(fā)明實(shí)施例3無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48.Sn42焊粉與錫-銀-銅三元合金焊粉Sn96.3.Ag3.Cu0.7按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃Sn96.3.Ag.3Cu0.7熔點(diǎn)217-220℃，回流焊峰值溫度245℃以上

本發(fā)明實(shí)施例4無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48.Sn42與錫-銀-鉍三元合金焊粉Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8熔點(diǎn)205-210℃回流焊峰值溫度245℃

本發(fā)明實(shí)施例5無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金(Bi48Sn42)與錫-銀二元合金焊粉Sn96.5.Ag3.5按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃。
Sn96.5.Ag3.5熔點(diǎn)221℃，回流焊峰值溫度250℃。

本發(fā)明實(shí)施例6無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48.Sn42與錫-銀二元合金焊粉Sn98.Ag2按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃。
Sn98.Ag2熔點(diǎn)221-226℃，回流焊峰值溫度250℃以上。

本發(fā)明實(shí)施例7無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合金B(yǎng)i48Sn42與錫-銅-鎳三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Ni按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。錫-銅-鈷三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Ni中，錫Sn的含量為98.3-99.2，鎳(Ni)的含量為0.1-1。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃。
Sn.Cu0.7.Ni熔點(diǎn)225-227℃，回流焊峰值溫度250℃以上。

本發(fā)明實(shí)施例8無(wú)鉛焊錫膏中焊粉是由鉍-錫二元共熔合Bi48.Sn42與-銅-鈷三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Co按1-99∶99-1配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。錫-銅-鈷三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Co中，錫Sn的含量為98.3-99.2，鈷Co的含量為0.1-1。
具體技術(shù)參數(shù)為Bi48.Sn42熔點(diǎn)138℃，回流焊峰值溫度190℃Sn.Cu0.7.Co熔點(diǎn)225-227℃，回流焊峰值溫度250℃以上

權(quán)利要求
1.一種無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中，合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與熔點(diǎn)或熔程在200-230℃之間的錫-銅二元合金焊粉、錫-銀-銅三元合金焊粉、錫-銀-鉍三元合金焊粉、錫-銀二元合金焊粉、錫-銅-鎳三元合金焊粉或錫-銅-鈷三元合金焊粉中，其中一種合金焊粉，按1-99∶99-1重量配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫-銅二元合金焊粉Sn99.3Cu0.7，重量按1-99∶99-1配比后，加助焊劑制成的錫膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫-銀-銅三元合金焊粉Sn96.5.Ag3.Cu0.5或Sn96.5Ag3.Cu0.7重量按1-99∶99-1配比加助焊劑制成的錫膏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫-銀-鉍三元合金焊粉Sn91.7.Ag3.5.Bi4.8重量按1-99∶99-1配比后，加助焊劑制成的錫膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫-銀二元合金焊粉Sn96.5.Ag3.5或Sn98.Ag2重量按1-99∶99-1配比后，加助焊劑制成的錫膏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫Sn的含量為98.3-99.2，鎳Ni的含量為0.1-1的錫-銅-鎳三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Ni，重量按1-99∶99-1配比后，加助焊劑制成的錫膏。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)鉛焊錫膏，其特征在于無(wú)鉛焊錫膏中合金焊粉是由鉍-錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與錫Sn的含量為98.3-99.2，鉆Co的含量為0.1-1的錫-銅-鉆三元合金焊粉Sn.Cu0.7.Co，重量按1-99∶99-1配比后，加助焊劑制成的錫膏。
全文摘要
一種無(wú)鉛焊錫膏，它主要解決鉍－錫二元共熔合金B(yǎng)i48Sn42焊粉制成的低溫焊錫膏，熔點(diǎn)偏低，焊點(diǎn)在使用過(guò)程中可靠性差，錫－銀－銅、錫－銀－鉍、錫－銅等多元合金焊粉制成的高溫焊錫膏，錫膏焊接過(guò)程中易造成PCB板以及電子元器件損壞的技術(shù)不足，它采用由鉍－錫二元共熔合金焊粉Bi48.Sn42與熔點(diǎn)或熔程在200－230℃之間的錫－銅二元合金焊粉、錫－銀－銅三元合金焊粉、錫－銀－鉍三元合金焊粉、錫－銀二元合金焊粉、錫－銅－鎳三元合金焊粉或錫－銅－鈷三元合金焊粉中，其中一種合金焊粉，按1－99∶99－1重量配比混合后，加助焊劑制成的錫膏。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，調(diào)整合金焊粉的配比，實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛焊錫膏的熔點(diǎn)和回流焊峰值溫度的調(diào)整。
文檔編號(hào)B23K35/26GK1887500SQ200610061209
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者包德為 申請(qǐng)人:包德為