專利名稱：一種低銀無鉛軟釬料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鉛釬料，這種釬料特別適于電子和微電子封裝領(lǐng)域的波峰焊、回流焊和手工焊。
背景技術(shù)：
為適應(yīng)電子信息產(chǎn)品無毒無害的要求，近年來無鉛釬料在電子及微電子工業(yè)被廣泛使用。其中Sn(3. 0-3. 9)Ag(0. 5-0. 7)Cu高銀含量的無鉛釬料，由于具有較好的綜合力學(xué)性能和工藝性能而得到行業(yè)的推廣。然而，隨著綠色無鉛化的深入實(shí)施和推進(jìn)，電子工業(yè)界發(fā)現(xiàn)，在消費(fèi)電子產(chǎn)品運(yùn)輸和服役過程中容易受到意外的顛簸、震動(dòng)、碰撞和跌落，從而引入電子組裝互連中由力學(xué)沖擊引起的一種新的失效機(jī)制，而高銀含量的釬料在這方面的問題尤為突出。低銀含量的無鉛釬料具有較好的韌性，在抗跌落性能方面優(yōu)于諸如Sn3. OAgO. 5Cu這種高銀釬料，且材料成本有所下降，在業(yè)界受到廣泛關(guān)注。日本電子信息產(chǎn) 業(yè)協(xié)會(huì)JEITA于2007年推出的第二代無鉛釬料方案即為低銀釬料。但低銀無鉛焊料用于電子組裝極有可能會(huì)帶來一系列的問題，如抗拉強(qiáng)度下降，熔點(diǎn)過高，氧化嚴(yán)重，熱疲勞性能較差，返修難，低熔點(diǎn)合金偏析等。為解決釬料氧化問題，200910042771. 6號中國專利申請，在低銀合金基礎(chǔ)上加入微量的P，Ga, Ge，減少波峰焊過程中的氧化，同時(shí)解決焊點(diǎn)橋聯(lián)以及潤濕性不足等問題。為降低熔點(diǎn)，200810026634. 9號中國專利申請公布了一種低銀無鉛釬料，其Bi含量為1-5%，該釬料同時(shí)具有優(yōu)良的釬焊工藝性能和綜合力學(xué)性能。然而很多現(xiàn)有的文獻(xiàn)只專注于改善釬料的某一項(xiàng)或兩項(xiàng)性能，而忽視其他性能，使其應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決目前低銀無鉛釬料熔點(diǎn)過高，抗拉強(qiáng)度低，抗氧化性差等問題，為此提供本發(fā)明的一種熔點(diǎn)適中，低成本，抗氧化性好，力學(xué)性能良好，潤濕性好,熔銅率低的低銀無鉛軟釬料，以利于實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案，其特殊之處是以所述釬料總重量為基準(zhǔn)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. I %，Sn余量；所述X為Ga、Ge、混合稀土中的一種或任意幾種的組
八
口 o本發(fā)明優(yōu)選是含
Ag 0. 2-0. 5%, Cu 0. 4-0. 8 %，Bi 0. 5—2. 5%，Sb 0. 5-2%, Ni 0. 02-0. 3 %，P0. 002-0. 02 %，X 0. 002-0. 02 %。本發(fā)明低銀無鉛軟釬料的制備方法按比例將Sn-Cu中間合金，Sn-Ag中間合金，Sn-Bi中間合金，Sn-Ni中間合金與Sn錠放入真空熔煉爐或非真空熔煉爐，在500°C左右熔煉0. 5-lh,然后將Sn-P中間合金，Sn-X中間合金加入到熔煉爐中，出爐前充分?jǐn)嚢?，制備出所需的釬料合金。本發(fā)明的低銀無鉛軟釬料合金熔點(diǎn)屬行業(yè)應(yīng)用中的適中，其抗拉強(qiáng)度不小于40MPa。本發(fā)明制備時(shí)被制成釬料母合金或者釬料塊、焊條、焊絲、焊球、焊粉、焊膏中的任何一種或多種，應(yīng)用于電子和微電子組裝領(lǐng)域。 本發(fā)明的一種低銀無鉛軟釬料合金無毒、無污染，成本低，抗氧化性強(qiáng)，綜合性能好，滿足波峰焊、回流焊和手工焊等焊接要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果I本發(fā)明釬料Ag含量較低，相比SAC305，節(jié)約了釬料成本。2本發(fā)明新型合金的熔點(diǎn)適中，可利用現(xiàn)有工藝設(shè)備進(jìn)行電子組裝。3本發(fā)明低銀無鉛軟釬料中添加微量的P作為釬料的抗氧化劑，釬料的抗氧化性得到明顯的提高。4本發(fā)明低銀無鉛軟釬料中添加了 Bi，降低了釬料的熔點(diǎn)，改善了釬料的潤濕行為，提高了釬料的抗拉強(qiáng)度。5本發(fā)明低銀無鉛軟釬料中添加了 Sb，提高了釬料的力學(xué)性能，改善了釬料的可靠性。6本發(fā)明低銀無鉛軟釬料中添加了 Ni，降低了釬料合金釬焊銅時(shí)降低釬料對銅基板的熔蝕；同時(shí)細(xì)化了界面金屬間化合物形貌，改善了焊點(diǎn)的可靠性。7本發(fā)明低銀無鉛軟釬料中添加了 Ga，Ge和混合稀土中的一種或任意幾種組合，能使合金在熔融狀態(tài)下具有較好的抗氧化能力和潤濕能力。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的無鉛軟釬料，以其重量為基準(zhǔn)，所含組分及其含量由表I的實(shí)施例給出，并測試實(shí)施例和比較例的抗拉強(qiáng)度、熔點(diǎn)、擴(kuò)展率和抗氧化性能。將實(shí)施例中的百分含量的組分以中間合金形式投料，按比例將Sn-Cu中間合金，Sn-Ag中間合金，Sn-Bi中間合金，Sn-Ni中間合金與Sn錠放入真空熔煉爐或非真空熔煉爐，在500°C左右熔煉0. 5-lh,然后將Sn-P中間合金，Sn-X中間合金加入到熔煉爐中，并充分?jǐn)嚢?，澆注凝固獲得釬料合金，也可加工成釬料塊、釬料條、焊絲、焊片、焊球、焊粉或焊膏。表I實(shí)施例和對比例技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種低銀無鉛軟釬料，其特征在于，以所述釬料總重量為基準(zhǔn)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. I %，X 0. 001—0. I %，Sn余量；所述X為Ga、Ge、混合稀土中的一種或任意幾種的組合。
2.如權(quán)利要求I所述的一種低銀無鉛軟釬料，其特征是含Ag0. 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 %。
全文摘要
熔點(diǎn)適中，抗拉強(qiáng)度高，抗氧化性能高，成本低的一種低銀無鉛軟釬料，以所述釬料總重量為基準(zhǔn)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 為Ga、Ge、混合稀土中的一種或任意幾種的組合。本發(fā)明適用于電子和微電子封裝領(lǐng)域的波峰焊、回流焊和手工焊。
文檔編號B23K35/26GK102699563SQ201210215128
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月23日
發(fā)明者劉平, 楊倡進(jìn), 鐘海峰, 顧小龍 申請人:浙江亞通焊材有限公司