專利名稱：含鉻、釹和鐠的錫-銀-銅無(wú)鉛釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含鉻、釹和鐠的錫-銀-銅無(wú)鉛釬
料，主要用于表面組裝及表面封裝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于歐盟R0HS和WEEE等相關(guān)禁鉛法令的頒布，迫切需要研制開(kāi)發(fā)可替代錫_鉛 (Sn-Pb)釬料的無(wú)鉛釬料。近年來(lái)，無(wú)鉛釬料的研究已取得了很大的進(jìn)展，目前已研究開(kāi)發(fā) 出的電子封裝用無(wú)鉛釬料主要有二元系如錫-銅系(Sn-Cu系)、錫-銀系(Sn-Ag系)和 錫-鋅系(Sn-Zn系)等和三元系如錫-銀-銅系(Sn-Ag-Cu系)和錫-銀-鉍系(Sn-Ag-Bi 系等)。Sn-Ag-Cu系釬料具有相對(duì)較低的熔點(diǎn)、優(yōu)良的力學(xué)性能以及良好的可焊性，是目前 最具有潛力替代Sn-Pb釬料的合金之一，但相對(duì)傳統(tǒng)Sn-Pb釬料而言，仍存在一些問(wèn)題。目 前Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料存在的棘手問(wèn)題主要是相對(duì)較高的釬焊溫度(25(TC左右)以及高 Sn含量(達(dá)95wt. %以上)在釬焊過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致界面瞬間反應(yīng)過(guò)于劇烈，界面處生成大量 的金屬間化合物，界面處大量金屬間化合物的存在一方面會(huì)"捕獲"熔融狀態(tài)的釬料，降低 釬料的潤(rùn)濕性；另一方面，大量不穩(wěn)定脆性化合物的存在對(duì)電子器件后期服役過(guò)程微焊點(diǎn) 可靠性產(chǎn)生極為不利的影響。Sn-Ag-Cu系釬料至今為止，其共晶成分點(diǎn)還沒(méi)有精確地確定 下來(lái)，而且13 -Sn所需凝固過(guò)冷度較大，釬料的"熔化溫度區(qū)間"偏高，一方面增加了焊點(diǎn)凝 固過(guò)程中產(chǎn)生缺陷的幾率，另一方面增加了釬料凝固過(guò)程中"液態(tài)停留時(shí)間"，加劇界面化 合物的生長(zhǎng)。 隨著微型化和超微型化電子元器件應(yīng)用的提出，對(duì)釬料的釬焊性能以及焊接后的 焊點(diǎn)可靠性提出了新的要求。同時(shí)由于無(wú)鉛釬料在長(zhǎng)期服役過(guò)程中焊點(diǎn)可靠性仍存在一些 不足，這也是目前有關(guān)特殊電子產(chǎn)品(如軍用電子產(chǎn)品)之所以沒(méi)有完全"禁鉛"的一個(gè)重 要因素。已有最新報(bào)道(Military & aerospace electronics')表明，軍用電子產(chǎn)品"無(wú) 鉛化"已被提上了議程，但是到目前為止，大部分軍用元器件的連接仍使用傳統(tǒng)的Sn-Pb釬 料，因此，要保證"特殊服役條件"以及"高可靠性要求"電子產(chǎn)品"無(wú)鉛化"的順利進(jìn)行，首 要任務(wù)就是研究高性能的無(wú)鉛釬料。目前，我國(guó)無(wú)鉛釬料方面的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)比國(guó)外來(lái)說(shuō) 相對(duì)較少，已經(jīng)公布的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料相關(guān)研究成果多以通過(guò)加入微量化學(xué)元素"合金 化"來(lái)改善無(wú)鉛釬料的性能，加入的微量化學(xué)元素主要有Al、 Er、 Y、 Ce、 Co、 Ni、 Ti、 Bi、 Ni、 In、 Ge和P等，加入方式主要有"一元添加"、"二元添加"以及"多元復(fù)合添加"幾種方式。
稀土 Er、 Y和Ce的加入對(duì)Sn-Ag-Cu釬料的組織有明顯的優(yōu)化作用，同時(shí)能夠改 善Sn-Ag-Cu釬料的潤(rùn)濕性能，是改進(jìn)Sn-Ag-Cu釬料性能的一個(gè)不錯(cuò)選擇，從目前公開(kāi)的專 利來(lái)看，稀土元素在Sn-Ag-Cu釬料中以"一元添加"的形式為主?；瘜W(xué)元素鉍(Bi)的加入 能夠提高界面服役過(guò)程中的穩(wěn)定性，但容易形成"低熔共晶"，弱化接頭的性能。Ti、 Co、Mn 和Ni等元素主要是對(duì)釬料的"凝固特性"產(chǎn)生一定的影B向，如降低凝固所需的過(guò)冷度，即 促進(jìn)初晶P-Sn的形成。雖然有專利成果(中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)公告號(hào)CN1398696C公開(kāi)的 Sn-(l-3. 5wt% )Ag-(O. 5-1. 5wt% )Cu-(O. 001-0. lwt % ) La或Ce-(0. 01-0. 2wt% )Pb和授權(quán)公告號(hào)CN1302891C公開(kāi)的Sn-(2-5wt^ )Ag-(O. 2_lwt% )Cu-(O. 025-0. 5wt% )Y，等等)表明通過(guò)加入單一稀土元素得到的Sn-Ag-Cu系釬料性能已明顯優(yōu)于普通的Sn-Ag-Cu釬料，但如果在其"一元添加"的基礎(chǔ)之上，考慮"二元添加"甚至"多元復(fù)合添加"，Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的性能將會(huì)有很大的發(fā)展空間。但是必須考慮到"多元復(fù)合添加"中各組元與Sn、Ag、Cu元素的相互作用，即需要考慮通過(guò)各組元的"協(xié)同作用"，以獲得熔化特性、微觀組織、潤(rùn)濕性能以及焊點(diǎn)可靠性優(yōu)異的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金。 有報(bào)道研究了 "Pr、 Ni、 Ga復(fù)合添加"以及"Pr、 Zr、 Co復(fù)合添加"對(duì)Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料性能的影響，但微量元素"Pr、 Ni、 Ga"以及"Pr、 Zr、 Co"在SnAgCu無(wú)鉛釬料中的"作用機(jī)理"以及不同組元間的"協(xié)同作用"存在很大差異，以上兩種"多組元復(fù)合添加"對(duì)Sn-Ag-Cu釬料的"凝固特性"改善貢獻(xiàn)不大。本發(fā)明擬在Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料中加入微量的"Cr、Nd和Pr"以獲得熔化特性、微觀組織、潤(rùn)濕性能以及焊點(diǎn)可靠性優(yōu)異的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種釬焊性能如潤(rùn)濕性能良好、熔化特性、微觀組織、潤(rùn)濕性能以及焊點(diǎn)可靠性優(yōu)異的含鉻、釹和鐠的錫_銀_銅無(wú)鉛釬料。 本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種含鉻、釹和鐠的錫_銀_銅無(wú)鉛釬料，其特征是成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為0. 3 4.0%的銀(Ag)、0. 2 1.2%的銅(Cu) 、0.001 0. 2%的鉻(Cr)、0. 001 0. 5%的釹(Nd) 、0. 001 0. 5%的鐠(Pr)和0. 001 0. 1%的鉛
(Pb)，余量為錫(Sn)。 本發(fā)明由于向錫-銀-銅無(wú)鉛釬料中加入微量元素鉻(Cr)、釹(Nd)以及鐠(Pr)并通過(guò)其協(xié)同作用，從而可顯著地改善錫_銀_銅系無(wú)鉛釬料顯微組織、潤(rùn)濕性能、熔化特性以及焊點(diǎn)可靠性。


圖1所示為不同合金成分的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr無(wú)鉛釬料的熔化特性。 圖2所示為不同Pr含量的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr釬料鋪展面積。 圖3所示為未加Cr、 Pr及稀土 Nd的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織。 圖4所示為添加Cr、 Pr及稀土 Nd的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織。 圖5所示為添加Pr、 Cr及稀土 Nd的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織。 圖6所示為不同Nd含量的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr焊點(diǎn)再流焊條件下QFP32器件焊
點(diǎn)力學(xué)性能示意圖。 圖7a所示為焊點(diǎn)內(nèi)部基體顯微組織并且為未加Cr、 Nd及稀土 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊點(diǎn)基體顯微組織。 圖7b所示為焊點(diǎn)內(nèi)部基體顯微組織并且為添加Cr、 Nd及稀土 Pr(O. 05wt% )的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊點(diǎn)基體顯微組織。
具體實(shí)施例方式
見(jiàn)圖1，由圖1所示的釬料熔化溫度的實(shí)驗(yàn)過(guò)程按照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z 3198-1，
4《無(wú)鉛釬料試驗(yàn)方法-第一部分熔化溫度范圍測(cè)定方法》的規(guī)定進(jìn)行。
見(jiàn)圖2，由圖2所示為不同Pr含量的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr釬料鋪展面積。(含X%Pr〈X = 0. OOl，O. 03，0. 05，0. l，O. 2，0. 4>，0. 06% Cr，O. 01% Nd，3. 5% Ag，O. 6% Cu，余量為Sn)。 其中鋪展實(shí)驗(yàn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11364-2008《釬料潤(rùn)濕性試驗(yàn)方法》來(lái)測(cè)定釬料的潤(rùn)濕性能。 見(jiàn)圖3，由圖3所示為未加Cr、 Pr及稀土 Nd的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織(含3. 5% Ag， 0. 6% Cu，余量為Sn〈未加稀土元素Pr、 Nd〉的釬料顯微組織)。
見(jiàn)圖4，由圖4所示為添加Cr、 Pr及稀土 Nd(O. 05wt% )的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織，相比普通Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料初晶13 -Sn的比例明顯降低且組織均勻，同時(shí)降低了 P-Sn枝晶的方向性(含O. 05% Nd，O. 06% Cr，O. 01% Pr，3. 5% Ag，O. 6% Cu，余Sn)的釬料顯微組織。 見(jiàn)圖5，由圖5所示為添加Pr、Cr及稀土 Nd(O. 5wt% )的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金的金相顯微組織，"變質(zhì)作用"更加明顯，"共晶組織存在形式"明顯改變，出現(xiàn)"層片狀"共晶組織(含0. 5% Nd，O. 06% Cr，O. 01% Pr，3. 5% Ag，O. 6% Cu，余量為Sn)的釬料顯微組幺口
6八o 見(jiàn)圖6，由圖6所示為不同Nd含量的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr焊點(diǎn)再流焊條件下QFP32器件焊點(diǎn)力學(xué)性能(X% Nd〈X = 0. OOl，O. 03，0. 05，0. l，O. 25，0. 5>，0. 06% Cr，O. 01% Pr，3. 5% Ag，O. 6% Cu，余量為Sn)。 見(jiàn)圖7a，圖7a所示為焊點(diǎn)內(nèi)部基體顯微組織(15(TC時(shí)效1000h)。具體而言，該圖所示為未加Cr、Nd及稀土 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊點(diǎn)基體顯微組織(含3. 5% Ag，O. 6% Cu，余量為Sn〈未加稀土元素 >)的焊點(diǎn)基體顯微組織(15(TC時(shí)效1000h)。
見(jiàn)圖7b，圖7b所示為焊點(diǎn)內(nèi)部基體顯微組織(15(TC時(shí)效1000h)。具體而言，該圖所示為添加了 Cr、Nd及稀土 Pr (0. 05wt % )的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛焊點(diǎn)基體顯微組織(含0. 06 %Cr，O. 01Nd%，3. 5% Ag，O. 6% Cu，O. 05% Pr，余量為Sn的焊點(diǎn)基體顯微組織(15(TC時(shí)效lOOOh)。 15(TC時(shí)效1000h后，由圖7b所示的(添加稀土元素Pr(0.05X ))焊點(diǎn)內(nèi)部組織顆粒平均尺寸明顯小于7a(未添加稀土元素Pr)，說(shuō)明稀土 Pr的加入能夠明顯抑制時(shí)效過(guò)程中Cu6Sn5以及Ag3Sn金屬間化合物的粗化速率。 釬料可采用常規(guī)方法制備，即使用市售的錫錠、銀錠、電解銅、金屬Cr、金屬Nd、金
屬Pr，按需要配比，冶煉時(shí)加入經(jīng)優(yōu)化篩選確定的"覆蓋劑"或采用"惰性氣體"保護(hù)進(jìn)行冶
煉、澆鑄，可得到棒材。通過(guò)擠壓、拉拔，即得到絲材(也可加入助焊劑，制成"藥芯焊絲")。
采用制粉設(shè)備可將其制成顆粒狀(顆粒大小可從0. 106mm(140目) 0. 038mm(400目))。
鉛作為錫錠、銀錠、電解銅等原材料中的"雜質(zhì)元素"，總量控制在0. 001% 0. 1%范圍內(nèi)，
以滿足符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20422-2006《無(wú)鉛釬料》的規(guī)定。 本發(fā)明中，微量元素Cr作為改善Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的"熔化特性"，不僅降低了凝
固所需過(guò)冷度，同時(shí)"熔化溫度區(qū)間"相比普通Sn-Ag-Cu釬料也大大降低。稀土元素Pr的
加入一方面作為表面活性元素提高其潤(rùn)濕性能；另一方面能夠有效降低釬焊過(guò)程中界面的
"過(guò)度生長(zhǎng)"，阻礙大塊界面化合物的生成，有利于釬料的流動(dòng)，改善潤(rùn)濕性的同時(shí)增強(qiáng)了焊
點(diǎn)的力學(xué)性能。稀土元素Nd的原子半徑略大于Pr，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Sn，更易于在晶界處"富集"，因而能夠在新發(fā)明的合金體系Sn-Ag-Cu-Pr-Cr-Nd無(wú)鉛釬料中體現(xiàn)出更好的"變質(zhì)作用"，
明顯優(yōu)化釬料的顯微組織。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，Pr、 Nd兩種元素混合添加以后，Pr更易于在焊
點(diǎn)"基體"中存在，大大增強(qiáng)了服役過(guò)程中焊點(diǎn)"基體"組織的熱穩(wěn)定性，降低金屬間化合物
"CueSrvAg3Sn"顆粒粗化速率；而Nd則更易于在焊點(diǎn)"界面"處存在，能夠有效降低時(shí)效過(guò)
程焊點(diǎn)界面化合物的生長(zhǎng)速度。"Pr、 Nd稀土化合物"的不同存在形式，保證了服役過(guò)程中
微焊點(diǎn)具有更高的可靠性。 本發(fā)明主要解決了以下關(guān)鍵性問(wèn)題 1)通過(guò)優(yōu)化Cr、Nd、Pr以及Sn、Ag、Cu的化學(xué)成分，通過(guò)添加的微量元素的"協(xié)同"作用，得到了對(duì)母材潤(rùn)濕性、鋪展性能良好；焊點(diǎn)力學(xué)性能(o b、 t )、焊點(diǎn)可靠性能優(yōu)異的Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料，并將其熔點(diǎn)控制在低于或等于Sn-Ag-Cu三元合金227。C的211°C 227t:范圍內(nèi)。 表1為典型的Cr、 Nd、 Pr、 Sn、 Ag、 Cu無(wú)鉛釬料合金成分
序號(hào) 12 3 4 5 6
Cr含量(M%) 0.001 0.03 0.06 0.1 0.15 0.2
Nd含量0.05。/。， Pr含量0.050/。， Ag含量3.5。/。， 01含量0.6%，余量為Sn 2) Cr元素在Sn-Ag-Cu釬料中的添加國(guó)內(nèi)外還鮮見(jiàn)報(bào)道，但有研究表明Sn-Zn釬料中加入0. 1%的Cr可以與Zn形成ZnCr化合物，從而降低焊點(diǎn)服役過(guò)程中界面層的生長(zhǎng)速率。但我們研究發(fā)現(xiàn)，在新發(fā)明的Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr釬料體系中，Cr元素對(duì)界面化合物層的生長(zhǎng)并沒(méi)有降低的效果，但是能夠顯著改善Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的"熔化特性"，不僅降低了凝固所需過(guò)冷度，同時(shí)"熔化溫度區(qū)間"相比普通Sn-Ag-Cu釬料也大大降低。在新發(fā)明的無(wú)鉛釬料Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr熔煉溫度(90(TC情況下)部分Cr能夠與Sn形成Cr2Sn3化合物，部分仍已"單質(zhì)形式"存在，凝固過(guò)程中可以作為"異質(zhì)形核核心"，促進(jìn)初晶P-Sn的形成，從而降低凝固過(guò)程所需的過(guò)冷度以及Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的"熔化溫度區(qū)間";但如果加入量過(guò)多(0.2% )，由于生成過(guò)多的Cr-Sn化合物，反而會(huì)加大釬料的"熔化溫度范圍"。因此，Cr的含量控制在上述范圍內(nèi)(0. 001 0. 2% )，本發(fā)明的Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料具有最佳的釬縫力學(xué)性能。 3)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明所選定的Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料的成分范圍內(nèi)，加入稀土元素Pr由于"表面活性"作用以及降低界面反應(yīng)"劇烈程度"能夠顯著提高Sn-Ag-Cu釬料合金的釬焊性能。單一添加稀土元素Pr、 Nd對(duì)無(wú)鉛釬料Sn-Ag-Cu的組織均有一定的"變質(zhì)"效果，但調(diào)整"Pr、 Nd"的加入比例發(fā)現(xiàn)，復(fù)合添加"Pr、 Nd"以后，具有更好的變質(zhì)效果(參見(jiàn)附圖3、4、5)，且能夠顯著影響共晶組織"存在狀態(tài)"。稀土元素的加入量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))小于0. 001 %時(shí)，對(duì)Sn-Ag-Cu釬料性能改變影響甚微。但是"Pr、Nd"各自的加入總量超過(guò)0. 5%后，無(wú)鉛釬料的粘度增加、氧化嚴(yán)重，反而使Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料的潤(rùn)濕性以及釬縫力學(xué)性能變差，因此"Pr、 Nd"各自的加入總量在0. 001 0. 5%效果最佳。
4)研究發(fā)現(xiàn)，"Pr、Nd"稀土元素的混合添力卩，在Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr無(wú)鉛焊點(diǎn)中有著不同的"存在形式"，即Pr更易于在焊點(diǎn)"基體"中存在，大大增強(qiáng)了服役過(guò)程中焊點(diǎn)"基體"組織的熱穩(wěn)定性，降低金屬間化合物"Cu6Sn5、 Ag3Sn"顆粒粗化速率；而Nd則更易于在焊點(diǎn)"界面"處存在，能夠有效降低時(shí)效過(guò)程焊點(diǎn)界面化合物的生長(zhǎng)速度。"Pr、Nd稀土化合物"的不同存在形式，保證了服役過(guò)程中微焊點(diǎn)具有更高的可靠性，與以往的研究成果存在很大差異。 與以往研究相比，本發(fā)明的創(chuàng)造性在于 —、經(jīng)過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)，確定了具有優(yōu)良性能的新的合金體系Cr、 Nd、 Pr、 Sn、 Ag、Cu無(wú)鉛釬料。經(jīng)過(guò)化學(xué)成分"優(yōu)化"試驗(yàn)，分別確定了各組元的含量范圍。通過(guò)深入、細(xì)致的理論研究發(fā)現(xiàn)，Cr、 Nd、 Pr元素在Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料中的作用與在其它合金系的無(wú)鉛釬料的作用有"顯著的差異"，Cr、Nd、Pr任意單一微量元素的添加Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料均得不到理想的綜合性能，但在新發(fā)明的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料合金體系中，通過(guò)Cr、 Nd、 Pr元素的"協(xié)同作用"，不僅能夠顯著改善Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料的潤(rùn)濕性能、熔化特性以及顯微組織，同時(shí)顯著增強(qiáng)了焊點(diǎn)可靠性。 二、在本合金體系中即Sn-Ag-Cu-Cr-Nd-Pr合金體系中，首次嘗試添加兩種稀土元素"Pr、Nd"，發(fā)現(xiàn)"Pr、Nd"稀土元素的混合添加，在Sn-Ag-Cu-Cr-NchPr無(wú)鉛焊點(diǎn)中有著不同的"存在形式"，即Pr更易于在焊點(diǎn)"基體"中存在，大大增強(qiáng)了服役過(guò)程中焊點(diǎn)"基體"組織的熱穩(wěn)定性，降低金屬間化合物"Cu6Sn5、 Ag3Sn"顆粒粗化速率；而Nd則更易于在焊點(diǎn)"界面"處存在，能夠有效降低時(shí)效過(guò)程焊點(diǎn)界面化合物的生長(zhǎng)速度。"Pr、 Nd稀土化合物"的不同存在形式，保證了服役過(guò)程中微焊點(diǎn)具有更高的可靠性。 三、良好的潤(rùn)濕性以及工藝性能是釬料能否投入實(shí)際應(yīng)用的重要前提條件，在傳統(tǒng)的通過(guò)降低液態(tài)釬料表面能的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)，通過(guò)加入微量元素來(lái)控制釬焊過(guò)程中界面化合物反應(yīng)的"劇烈程度"，從而提高釬料在基板上的流動(dòng)、鋪展性能。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與其它Sn-Ag-Cu系無(wú)鉛釬料相比，本發(fā)明的無(wú)鉛釬料具有更好的潤(rùn)濕、鋪展性能。通過(guò)加入Cr元素來(lái)促進(jìn)Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料凝固過(guò)程中初晶P -Sn的形成，從而降低凝固過(guò)程所需的過(guò)冷度以及縮短"熔化溫度區(qū)間"。結(jié)果表明本發(fā)明的Cr、 Nd、 Pr、 Sn、 Ag、 Cu無(wú)鉛釬料，配合市售免清洗助焊劑，在紫銅和PCB(印刷電路板)板上潤(rùn)濕性、鋪展性以及釬焊性能優(yōu)良。 根據(jù)本發(fā)明的"含Cr、 Nd、 Pr、 Sn、 Ag、 Cu無(wú)鉛釬料"的質(zhì)量配比，敘述本發(fā)明的具
體實(shí)施例。 實(shí)施例一 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為3. 5%Ag， 1. 2% Cu，O. 06% Cr，O. 05% Nd，O. 001% Pr，O. 001% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的"含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在217 (左右，液相線溫度在215。C左右(考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例二 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為3. 8%Ag，O. 7% Cu，O. 01% Cr，O. 001% Nd，O. 05% Pr，O. 05% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的"含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在212。C左右，液相線溫度在219。C左右(考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例三 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為0. 3% Ag，O. 2% Cu，O. 15% Cr，O. 01% Nd，O. 4% Pr，O. 07% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在214。C左右，液相線溫度在223。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例四 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為4. 0% Ag，O. 5% Cu，O. 04% Cr，O. 05% Nd，O. 3% Pr，O. 05% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215。C左右，液相線溫度在218。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例五 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為3. 5% Ag，O. 6% Cu，O. 08% Cr，O. 35% Nd，O. 01% Pr，O. 03% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在213。C左右，液相線溫度在217。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例六 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為3. 0% Ag， 1. 2% Cu，O. 2% Cr，O. 03%Nd，0. 2% Pr，O. 02^Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的"含 Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在2lrC左右，液相線溫度在223"左右(考 慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例七 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為2. 0% Ag，O. 3% Cu，O. 03% Cr，O. 45% Nd，O. 05% Pr，O. 02% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215。C左右，液相線溫度在221。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例八 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為1. 5% Ag， 1. 0% Cu，O. 06% Cr，O. 04% Nd，O. 15% Pr，O. 1% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在219。C左右，液相線溫度在225。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例九 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為2. 5% Ag，O. 8% Cu，O. 001% Cr，O. 1% Nd，O. 35% Pr，O. 05% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在213。C左右，液相線溫度在223。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為4. 0% Ag， 1. 2% Cu，O. 12% Cr，O. 02% Nd，O. 5% Pr，O. 04% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215。C左右，液相線溫度在222。C左右(考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例i^一 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為3. 9% Ag，O. 4% Cu，O. 05% Cr，O. 5% Nd，O. 01% Pr，O. 06% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215。C左右，液相線溫度在219。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十二 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為1. 0% Ag，O. 5% Cu，O. 1% Cr，O. 2%Nd，0. 05% Pr，O. 05^Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的"含 Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215"左右，液相線溫度在223"左右(考 慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十三 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為4. 0% Ag，O. 2% Cu，O. 025% Cr，O. 045% Nd，O. 025% Pr，O. 05% Pb，余量為Sn。上述成分配比得 到的"含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在215。C左右，液相線溫度在219°C 左右(考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十四 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為1. 5% Ag，O. 5% Cu，O. 07% Cr，O. 001% Nd，O. 05% Pr，O. 07% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到 的"含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在219。C左右，液相線溫度在226。C左 右(考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十五 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為0. 3% Ag， 1. 2% Cu，O. 01% Cr，O. 3% Nd，O. 001% Pr，O. 1% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的 "含Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在216。C左右，液相線溫度在225。C左右 (考慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
實(shí)施例十六 —種含Cr、 Nd和Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比，其成分為0. 3% Ag，O. 2% Cu，O. 2% Cr，O. 1% Nd，O. 4% Pr，O. 03% Pb，余量為Sn。上述成分配比得到的"含 Cr、 Nd、 Pr的Sn-Ag-Cu無(wú)鉛釬料"固相線溫度在216"左右，液相線溫度在226"左右(考 慮了試驗(yàn)誤差)，配合市售免清洗助焊劑在紫銅和PCB板上潤(rùn)濕性、鋪展性優(yōu)良。
權(quán)利要求
一種含鉻、釹和鐠的錫-銀-銅無(wú)鉛釬料，其特征是成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為0.3～4.0％的銀、0.2～1.2％的銅、0.001～0.2％的鉻、0.001～0.5％的釹、0.001～0.5％的鐠和0.001～0.1％的鉛，余量為錫。
全文摘要
一種含鉻、釹和鐠的錫-銀-銅無(wú)鉛釬料，屬于釬焊材料技術(shù)領(lǐng)域。其特征是成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)配比為0.3～4.0％的銀、0.2～1.2％的銅、0.001～0.2％的鉻、0.001～0.5％的釹、0.001～0.5％的鐠和0.001～0.1％的鉛，余量為錫。本發(fā)明由于向錫-銀-銅無(wú)鉛釬料中加入微量元素鉻、釹以及鐠并通過(guò)其協(xié)同作用，從而可顯著地改善錫-銀-銅系無(wú)鉛釬料顯微組織、潤(rùn)濕性能、熔化特性以及焊點(diǎn)可靠性。
文檔編號(hào)B23K35/26GK101733579SQ20091023176
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者皋利利, 薛松柏, 顧建昌, 顧文華, 顧立勇 申請(qǐng)人:常熟市華銀焊料有限公司