專利名稱：一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鉛釬料。
背景技術(shù)：
在電子封裝過程中，由于Sn-Pb共晶釬料中1 及其化合物的毒性使得開發(fā)無鉛釬料成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。Sn-3. 5Ag-0. 7Cu釬料作為Sn-Pb共晶釬料替代品應(yīng)用較為廣泛， 但其存在抗氧化能力差，且由于Ag含量較高而使釬料成本較高。因此使Sn-Ag-Cu釬料不降低釬料性能的同時(shí)，減少Ag含量降低釬料成本、提高釬料抗氧化性，將使Sn-Ag-Cu系無鉛釬料獲得更為廣泛的應(yīng)用，因此成為釬料生產(chǎn)廠家及相關(guān)研究人員的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有Sn-3. 5Ag-0. 7Cu釬料抗氧化性差，由于銀含量高而導(dǎo)致釬料成本高的問題，提供了一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料。本發(fā)明低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0 % 2. 5 %的Ag、0. 6 % 0. 8% 的 Cu、0. 1 % 0. 2% 的 Μη、0. 08 % 0. 12% 的 Ni、0. 1 % 0. 3 % 的 Ιη、0. 08 % 0. 12%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本發(fā)明的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕角為10° 15°，所得 BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為62 74MPa，低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在空氣中相同暴露面積下，于 260°C保持180min后，表面氧化膜生成量較Sn-3. 5Ag-0. 7Cu減少了 15% 25%。本發(fā)明的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料與現(xiàn)有的Sn-3. 5Ag_0. 7Cu釬料相比，相同條件下，潤濕角降低了 4° 6°，抗氧化性提高了 15% 25%，剪切強(qiáng)度提高了 10% 20%，釬焊中能夠得到可靠性較高的接頭。本發(fā)明中以Cu-Mn中間合金形式添加的Mn元素，可以降低釬料熔點(diǎn)、改善釬料潤濕性能及塑性，因Mn具有二次脫氧的作用而提高了釬料抗氧化性能。Mn、P元素的加入可提高無鉛釬料的抗氧化性；In元素的加入可降低無鉛釬料的熔點(diǎn)，增加溶化后釬料的潤濕能力；M元素的加入有助于提高釬料合金的力學(xué)性能；Y元素的加入則可細(xì)化釬料晶粒提高接頭韌性。本發(fā)明因降低釬料中的銀含量而降低了釬料的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0% 2. 5% 的 Ag、0. 6% 0. 8% 的 Cu、0. 0. 2% 的Μη、0. 08% 0. 12% 的Ni、0. 0. 3% 的Ιη、0. 08% 0. 12%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式中Mn元素是以Cu-Mn合金的形式加入，Y元素是以稀土銅合金的形式加入，Cu-Mn合金和稀土銅合金中的Cu的質(zhì)量要計(jì)算在低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料中的Cu元素之內(nèi)。本實(shí)施方式低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料的制備方法如下一、按質(zhì)量比KCl LiCl =1.4 1稱取KCl和LiCl，混合均勻后制得保護(hù)熔鹽；二、先將Ag、Cu、Sn和步驟一制得的保護(hù)熔鹽放入到氧化鋁坩堝中加熱熔化，然后依次將h、P、Ni、Cu-Mn合金和含釔的銅合金加入氧化鋁坩堝，加熱到700°C左右，待全部溶化后保溫2小時(shí)，且保溫期間每隔IOmin用石英棒攪拌一次；三、將氧化鋁坩堝中熔煉好的合金進(jìn)行預(yù)冷、澆鑄，即得到低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料；所述低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0% 2. 5%&Ag、0. 6% 0. 8% 的 Cu、0. 1% 0.2%&Μη、0. 08 % 0. 12%的附、0. 1 % 0. 3 % 的 Ιη、0. 08 % 0. 12%的Ρ、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕角為10° 15°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為62 74MPa，低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在空氣中相同暴露面積下， 于260°C保持180min后，表面氧化膜生成量較Sn_3. 5Ag-0. 7Cu減少了 15% 25%。本實(shí)施方式的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料與現(xiàn)有的Sn-3. 5Ag_0. 7Cu釬料相比，相同條件下，潤濕角降低了 4° 6°，抗氧化性提高了 15% 25%，剪切強(qiáng)度提高了 10% 20%，釬焊中能夠得到可靠性較高的接頭。本實(shí)施方式降低了釬料中的銀含量，從而降低了釬料的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 5%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為12°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為67MPa。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為15°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為70MPa。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 8%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為10°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為74MPa。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 2%的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為11°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為65MPa。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 1%&Μη、0. 1%的附、0.2%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為12°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為71MPa。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 3%的Ιη、0. 08% 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為14°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為69MPa。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由 2. 0% 的 Ag、0. 7%的 Cu、0. 1%&Μη、0. 08%的 Ni、0. 2%的 Ιη、0. 1% 的Ρ、0. 012%的Y和余量的Sn制成。本實(shí)施方式得到的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕鋪展性能良好， 在Cu基板上的潤濕角為10°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為72MPa。
權(quán)利要求
1.一種低銀Sn-Ag-CU系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由 2. 0% 2. 5% 的 Ag、0. 6% 0. 8% 的 Cu、0. 1% 0. 2% 的 Μη、0. 08% 0. 12% 的 Ni、 0. 0.3%的Ιη、0. 08% 0. 12%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 5%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的附、0. 2%的In、 0. 08%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的附、0. 2%的h、 0. 08%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0 %的Ag、0. 8 %的Cu、0. 1 %的Μη、0· 08 %的Ni、0· 2 %的In、 0. 08%的Ρ、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 2%的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的In、 0. 08%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 1%的附、0.2%的In、 0. 08%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 3%的In、 0. 08%的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，其特征在于低銀Sn-Ag-Cu 系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2. 0%的Ag、0. 7%的Cu、0. 的Μη、0. 08%的Ni、0. 2%的In、 0. 的P、0. 012%的Y和余量的Sn制成。
全文摘要
一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料，涉及一種無鉛釬料。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有Sn-3.5Ag-0.7Cu釬料抗氧化性差，由于銀含量高而導(dǎo)致釬料成本高的問題。本發(fā)明低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料由Ag、Cu、Mn、Ni、In、P、Y和Sn制成。本發(fā)明的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕角為10°～15°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為62～74MPa，在空氣中相同暴露面積下，260℃保持180min后，表面氧化膜生成量較Sn-3.5Ag-0.7Cu減少了15％～25％，同時(shí)因降低釬料中的銀含量而降低了釬料的生產(chǎn)成本。應(yīng)用于無鉛釬焊技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K35/26GK102248319SQ201110182078
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者何鵬, 余丁坤, 楊敏旋, 林鐵松, 王曉蓉, 舒俊勝 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 杭州華光焊接新材料股份有限公司