專利名稱：一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊料，尤其涉及一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)電子產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，電子產(chǎn)品所用的焊料種類很多，但大多數(shù)仍使用Sn-Pb焊料合金，由于錫鉛焊料含鉛對(duì)環(huán)境有污染，且對(duì)人體有害，大多數(shù)國(guó)家早已禁止使用含鉛焊料。而現(xiàn)有的無(wú)鉛焊料多數(shù)為Sn-Ag、Sn-Cu, Sn-Ag合金，Sn-Ag-Cu等，其缺點(diǎn)是有的熔點(diǎn)較高，有的成本較高，如焊料中采用的Ag元素過(guò)高，大大的提高了生產(chǎn)的成本，同時(shí)在潤(rùn)濕性方面的性能也較差?，F(xiàn)有無(wú)鉛焊料中也有采用無(wú)銀無(wú)鉛的焊料。如中國(guó)專利申請(qǐng)(公開號(hào)CN1806997A，
公開日2006年07月26日)公開的一種無(wú)鉛焊料，該焊料的組分質(zhì)量百分比為鎳=0. 01% 0. 15%，銅0. 1% 2%，銦0. 0001% 1%，磷0. 0001% 1%，余量為錫。其不足之處在于加入的磷元素最高使用溫度只能達(dá)到420°C 450°C，當(dāng)焊料使用溫度達(dá)到420°C時(shí)磷會(huì)大量揮發(fā)，出現(xiàn)大量錫渣，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，該焊料具有合金潤(rùn)濕性好、延展性好，且焊料使用溫度超過(guò)420°C時(shí)不易產(chǎn)生錫渣的效果。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)，一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 1% 1. 0% ；Ni 0. 01% 1. 0% ；In :0. 01% 1. 0% ；Ga :0. 002% 0. 004% ；Ge 0. 002% 0. 004% ;余量為錫。本發(fā)明的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，由于形成Cu3Sn5共晶微細(xì)彌散相而獲得很高的初期強(qiáng)度，但是，當(dāng)溫度超過(guò)100°C時(shí)，彌散相會(huì)變粗大，因此，為了改善本發(fā)明的焊料的可靠性，通過(guò)加入Ni元素來(lái)改善焊料的性能，細(xì)化彌散相，并通過(guò)加入Ni能夠提高釬料對(duì)不銹鋼和硬質(zhì)合金的潤(rùn)濕性能和改善釬料的塑性，加入的Cu和Ni能夠提高焊料合金的機(jī)械性能。通過(guò)添加Ga和Ge元素，能夠提高焊料的抗氧化性能，不易揮發(fā)，從而不產(chǎn)生錫渣，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，通過(guò)添加Ga和Ge元素后，焊料除了在正常溫度(227°C)下使用以外，當(dāng)使用溫度高達(dá)500°C左右時(shí)，仍然可以使用，不會(huì)產(chǎn)生錫渣現(xiàn)象，使用效果良好。通過(guò)加入In元素，提高焊料的潤(rùn)濕性，增加焊料的光亮度，使組織微細(xì)化，穩(wěn)定化。本發(fā)明的焊料不含鉛不含銀，具有對(duì)環(huán)境友好，成本低的優(yōu)點(diǎn)，且所得的焊料合金在抗拉剪切強(qiáng)度、延展性及抗蠕變性等機(jī)械性能方面良好，可替代傳統(tǒng)的錫鉛焊料合金。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，所述的Cu的加入還能夠提高焊料的剪切強(qiáng)度和延伸率，但當(dāng)加入的超過(guò)1.0%時(shí)，焊料的熔點(diǎn)會(huì)升高，且會(huì)使焊料的潤(rùn)濕性變差，而如果加入的量過(guò)少，則會(huì)起不到改善焊料機(jī)械性能的目的。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，所述的Ni的加入與焊料中的Cu元素之間具有協(xié)同作用。細(xì)化彌散組織，改善焊料的潤(rùn)濕性和塑性。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，作為優(yōu)選，所述的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 5% O. 8% ；Ni 0. 02% O. 05% ；In 0. 05% O. 08% ；Ga 0. 0025% 0. 0035% ；Ge 0. 0025% 0. 0035% ;余量為錫。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 6% O. 7% ；Ni 0. 03% O. 04% ；In 0. 06% O. 07% ；Ga 0. 0028% 0. 0032% ；Ge 0. 0025% 0. 003% ;余量為錫。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，所述的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金還含有重量百分比為O. 005% O. 008%的Dy和/或Er。能夠提高潤(rùn)濕性能和擴(kuò)展率，還能夠改善焊料的電阻率，同加入Cu和Ni之間還具有協(xié)同作用，可使擴(kuò)展率達(dá)到87%以上。作為優(yōu)選，所述的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有重量百分比為O. 006% O. 007%的Dy和Er，且Dy與Er的重量比為1:0. 4 O. 6。在上述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金中，所述的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金還含有重量百分比為O. 002% O. 003%的Co。能夠起到改善焊料合金的釬焊性能和抗沖擊能力。本發(fā)明的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備即可。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,不含鉛不含銀,具有更環(huán)保,成體低的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械性能好，具有抗拉強(qiáng)度、延展性及抗蠕變性能高的效果。2.本發(fā)明的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,不通過(guò)添加P來(lái)改善焊料的抗氧化性能，而采用同時(shí)添加Ga和Ge來(lái)提高本發(fā)明的焊料的抗氧化性能；解決現(xiàn)有的添加P元素所存在在溫度超過(guò)420°C時(shí)，P元素易揮發(fā)的現(xiàn)象，而使焊料產(chǎn)生大量錫渣的問(wèn)題。本發(fā)明的焊料除了在正常溫度下使用以外，當(dāng)使用溫度高達(dá)500°C左右時(shí)，仍然可以使用，不會(huì)產(chǎn)生錫渣現(xiàn)象，使用效果良好。3.本發(fā)明的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,通過(guò)加入Dy和/或Er元素,能夠提高焊料的潤(rùn)濕性能和擴(kuò)展率，還能夠改善焊料的電阻率，同加入Cu和Ni之間還具有協(xié)同作用，可使擴(kuò)展率達(dá)到87%以上。加入Co元素能夠起到改善焊料合金的釬焊性能和抗沖擊能力。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金由以下成分的重量百分比組成Cu 0. 5% ；Ni 0. 01% ；Ga+Ge :0. 005%，其中 Ga+Ge 的重量比為 I 1 ；In :0. 09% ;余量
為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法如下A、按照上述重量百分比在真空高頻電爐中加入Ni，然后再加入一部分Sn，加入的Sn與Ni的重量比為9 :1，將溫度升溫至1600°C并保溫30分鐘，出爐，冷卻鑄成Sn-Ni合金錠；B、將步驟A所得的Sn-Ni合金錠合金和剩余的Sn，放入中頻電爐中，升溫至480°C，熔煉，保溫30分鐘；然后，再降溫至320°C，按照上述重量百分比加入CiuGa和Ge，攪拌30分鐘，攪拌均勻后，緩慢降溫至280°C，按照上述重量百分比加入In，并攪拌均勻后，澆鑄成型后，即得SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金。實(shí)施例2—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金由以下成分的重量百分比組成Cu :0. 6% ；Ni 0. 01% ；Ga :0. 0025% ；Ge :0. 0027% ；In :0. 09% ;余量為 Sn,還包含不
可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例3—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 6% ；Ni 0. 02% ；Ga :0. 003% ；Ge :0. 0025% ；In :0. 08% ;余量為 Sn,還包含不可
避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例4—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 6% ；Ni 0. 03% ；Ga :0. 0035% ；Ge :0. 0022% ；In :0. 07% ;余量為 Sn,還包含不
可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例5—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 7% ；Ni 0. 04% ；Ga :0. 0028% ；Ge :0. 003% ；In :0. 06% ;余量為 Sn,還包含不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例6—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 7% ；Ni 0. 05% ；Ga 0. 003% ；Ge 0. 003% ；In 0. 05% ;余量為 Sn,還包含不可
避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例7—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 8% ；Ni 0. 04% ；Ga 0. 002% ；Ge 0. 003% ；In 0. 08% ;余量為 Sn,還包含不可
避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例1的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例8—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金由以下成分的重量百分比組成Cu 0. 5% ；Ni 0. 01% ；Ga+Ge 0. 005%，其中 Ga+Ge 的重量比為 I 1 ；In 0. 09% ；Dy 0. 005% ;余量為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法如下A、按照上述重量百分比在真空高頻電爐中加入Ni，然后再加入一部分Sn，加入的Sn與Ni的重量比為9 :1，將溫度升溫至1600°C并保溫30分鐘，出爐，冷卻鑄成Sn-Ni合金錠；B、按照上述重量百分比在真空高頻電爐中加入Dy，然后再加入一部分的Sn，將溫度升溫至1450°C并保溫30分鐘，出爐，冷卻鑄成Sn-Dy合金錠；C、將步驟A所得的Sn-Ni合金錠合金、步驟B所得的Sn-Dy合金錠和剩余的Sn,放入中頻電爐中，升溫至480°C，熔煉，保溫30分鐘；然后，再降溫至320°C，按照上術(shù)重量百分比加入Cu、Ga和Ge，攪拌30分鐘，攪拌均勻后，緩慢降溫至280°C，按照上述重量百分比加入In，并攪拌均勻后，澆鑄成型后，即得SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金。實(shí)施例9—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金由以下成分的重量百分比組成Cu 0. 5% ；Ni 0. 01% ；Ga 0. 003% ；Ge 0. 0025 ；In 0. 09% ；Er 0. 008% ;余量為 Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法同實(shí)施例8的方法一致，區(qū)別僅在于SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的各成分的重量百分比按照本實(shí)施例的比例加入，這里不再贅述。實(shí)施例10—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 5% ；Ni 0. 01% ；Ga+Ge :0. 0055%，其中 Ga+Ge 的重量比為 I 1 ；In :0. 09% ；Co 0. 002% ;余量為Sn,還包含不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金的制備方法如下A、按照上述重量百分比在真空高頻電爐中加入Ni，然后再加入一部分Sn，加入的Sn與Ni的重量比為9 :1，將溫度升溫至1600°C并保溫30分鐘，出爐，冷卻鑄成Sn-Ni合金錠；B、按照上述重量百分比在真空高頻電爐中加入Co，然后再加入一部分的Sn，將溫度升溫至1500°C并保溫30分鐘，出爐，冷卻鑄成Sn-Co合金錠；C、將步驟A所得的Sn-Ni合金錠合金、步驟B所得的Sn-Co合金錠和剩余的Sn,放入中頻電爐中，升溫至480°C，熔煉，保溫30分鐘；然后，再降溫至320°C，按照上術(shù)重量百分比加入Cu、Ga和Ge，攪拌30分鐘，攪拌均勻后，緩慢降溫至280°C，按照上述重量百分比加A In，并攪拌均勻后，澆鑄成型后，即得SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金。實(shí)施例11—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 8% ；Ni 0. 02% ；Ga :0. 0025% ；Ge :0. 003 ；In :0. 09% ；Dy :0. 006% ；Co :0. 002% ；余量為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。具體的制備方法按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法即可。實(shí)施例12—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :1. 0% ；Ni 0. 06% ；Ga :0. 0028% ；Ge :0. 0032 ；In :0. 01% ；Dy :0. 007% ；Co 0. 003% ;余量為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。具體的制備方法按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法即可。實(shí)施例13—種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu :0. 1% ；Ni 1. 0% ；Ga :0. 0032% ；Ge :0. 0025 ；In :0. 06% ；Dy :0. 008% ；Co 0. 0025% ;余量為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。具體的制備方法按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法即可。實(shí)施例14一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金,該無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 8% ；Ni 0. 06% ；Ga 0. 0028% ；Ge 0. 0032 ；In 0. 01% ；Dy+Er 0. 005%,其中Dy Er的重量比為1:0. 4 ；Co 0. 003% ;余量為Sn，還包含不可避免的雜質(zhì)。具體的制備方法按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法即可。隨機(jī)選取上述實(shí)施例中得到的無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，對(duì)相應(yīng)的性能進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果見表I。·表1:
權(quán)利要求
1.一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 1% 1. 0% ；Ni 0. 01% 1. 0% ；In 0. 01% 1. 0% ；Ga 0. 002% 0· 004% ；Ge O.002% O. 004% ;余量為錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 5% O. 8% ；Ni 0. 02% O. 05% ；In 0. 05% O. 08% ；Ga 0. 0025% 0. 0035% ；Ge 0.0025% 0. 0035% ;余量為錫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有以下成分的重量百分比Cu 0. 6% O. 7% ；Ni 0. 03% O. 04% ；In 0. 06% O. 07% ；Ga 0. 0028% 0. 0032% ；Ge 0.0025% 0. 003% ;余量為錫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金還含有重量百分比為O. 005% O. 008%的Dy和/或Er。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金含有重量百分比為O. 006% O. 007%的Dy和Er，且Dy與Er的重量比為1:O.4 O. 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金還含有重量百分比為O. 002% O. 003%的Co。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，其特征在于，該無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金還含有重量百分比為O. 002% O. 003%的Co。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種SnCuNiGaGeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有焊料耐高溫性差，錫渣多，延展性差的問(wèn)題，提供一種SnCuNiGa GeIn系無(wú)銀無(wú)鉛焊料合金，該焊料含有以下成分的重量百分比Cu0.1%～1.0%；Ni0.01%～1.0%；In0.01%～1.0%；Ga0.002%～0.004%；Ge0.002%～0.004%；余量為錫?？珊?.005%～0.008%的Dy和/或Er以及0.002%～0.003%的Co。其不含鉛、銀，更環(huán)保，成體低，且機(jī)械性能好，抗拉強(qiáng)度、延展性及抗蠕變性、釬焊性和抗沖擊性能高的優(yōu)點(diǎn)，使用溫度在500℃左右時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生錫渣現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B23K35/26GK103008904SQ20121049717
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者余洪桂, 黃玲霞, 吳芝錠, 劉婷 申請(qǐng)人:一遠(yuǎn)電子科技有限公司