專利名稱：無鉛焊錫合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及完全不含Pb的無鉛焊錫合金。
背景技術(shù)：
在特開平10-13015號公報及特開平11-277290號公報中，已描述完全不含Pb的無鉛焊錫合金，該合金由Ag、Ni以及其余為Sn所組成。
在所述特開平10-13015號公報中，雖然有完全不含Pb的無鉛焊錫合金，該合金由Ag、Ni以及其余為Sn所組成的報道，但具體的成分比沒有給出。
在上述特開平11-277290號公報中，也描述了無鉛焊錫合金，該合金由下列元素構(gòu)成Ni為0.01-0.5重量％、Ag為0.5-3.39％重量％、其余為Sn。但是，Ag為0.5-3.39重量％，含量少，而Sn的含量多。為此，連接部分的印刷電路基片中的Cu由于擴(kuò)散至焊錫合金中，即所謂的Cu被大量消耗，連接部分的機(jī)械強(qiáng)度降低。
對Sn來說，Ag的添加量不足3.5％時，在錫焊部分有過量的Sn以β-Sn析出，凝固時在錫焊的上層部分，形成細(xì)微的縮孔裂縫。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種無鉛焊錫合金，該合金完全不含Pb，由于連接部分的印刷電路基片中的Cu與構(gòu)成元素Ni結(jié)合，抑制銅擴(kuò)散到焊錫合金中，充分防止耗Cu現(xiàn)象，從而在錫焊部分抑制微細(xì)裂縫的形成，并提高錫焊部分的機(jī)械強(qiáng)度。
發(fā)明的公開本發(fā)明是一種無鉛焊錫合金，其特征為，由3.5-6.0重量％Ag、0.001-1.0重量％Ni、其余為Sn所構(gòu)成。
上述無鉛焊錫合金，其中至少添加P、Ga、Ge中的任意一種，添加量為0.001-1重量％。
本發(fā)明中，通過在Sn-Ag焊錫合金中添加Ni，就可防止Cu向焊錫合金中擴(kuò)散。為此，細(xì)銅絲如導(dǎo)線在進(jìn)行錫焊時，從細(xì)銅絲溶入焊錫合金中的Cu減少，其結(jié)果就防止了細(xì)銅絲中的銅被消耗掉，從而抑制了細(xì)銅絲變細(xì)而可以保證細(xì)銅絲本身的機(jī)械強(qiáng)度。
另一個優(yōu)點是，由于Ni分散在焊錫中可保證焊錫本身的機(jī)械強(qiáng)度。
當(dāng)錫焊電子零件和印刷電路基片時，在現(xiàn)有的Sn-Pb焊錫合金中從印刷電路基片的Cu箔中Cu被溶出擴(kuò)散到焊錫合金中。
然而，含有Pb的焊錫合金由于環(huán)境污染問題而不能使用時，在以Sn為主要成分的無鉛焊錫合金中Cu的擴(kuò)散比現(xiàn)有的Sn-Pb焊錫合金中擴(kuò)散明顯得多。這是由于Cu對焊錫合金中的Sn是容易擴(kuò)散的緣故。為此，現(xiàn)有技術(shù)使用的是含有大量的Pb，以防止耗Cu的焊錫。
因此，在Sn-Ag-Cu系焊錫合金和Sn-Ag-Cu-Bi系焊錫合金中以Sn為主要成分，耗Cu量比現(xiàn)有的焊錫合金多，使導(dǎo)線等的機(jī)械強(qiáng)度降低。
再者，Ag為3.5-6.0重量％的高含量，所以焊錫合金中的β-Sn減少，細(xì)微的Ag3Sn存在，同時根據(jù)Ni擴(kuò)散的協(xié)同效果錫焊接部分的機(jī)械強(qiáng)度提高。由于添加了Ni，在進(jìn)行錫焊時，發(fā)現(xiàn)從基材(母材)的銅箔中擴(kuò)散到錫焊處的Cu被Ni所抑制而防止銅擴(kuò)散到焊錫合金中。
在本發(fā)明中，由于至少添加P、Ga、Ge中的任意一種，添加量為0.001-1重量％，所以在進(jìn)行錫焊時防止焊錫合金氧化，抑制碎屑的形成，提高焊接性能。
如表1所示，作為實施例1，無鉛焊錫合金由0.01重量％Ni、0.05重量％P、3.8重量％Ag、其余部分為96.14重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為225℃。
實施例2，無鉛焊錫合金由0.05重量％Ni、0.05重量％Ga、3.8重量％Ag、其余部分為96.1重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為225℃。
實施例3，無鉛焊錫合金由0.1重量％Ni、0.05重量％Ge、4.0重量％Ag、其余部分為95.85重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為227℃。
實施例4，無鉛焊錫合金由0.3重量％Ni、0.07重量％P、0.03重量％Ga、4.0重量％Ag、其余部分為95.6重量的Sn％所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為290℃。
實施例5，無鉛焊錫合金由0.5重量％Ni、0.05重量％Ga、0.05重量％Ge、4.0重量％Ag、其余部分為95.4重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為356℃。
實施例6，無鉛焊錫合金由1.0重量％Ni、0.03重量％P、0.07重量％Ge、4.5重量％Ag、其余部分為94.4重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為420℃。
比較例1，無鉛焊錫合金由0.05重量％Ni、2.5重量％Ag、其余部分為97.45重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為224℃。
比較例2，無鉛焊錫合金由0.1重量％Ni、3.3重量％Ag、其余部分為96.6重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為223℃。
比較例3，無鉛焊錫合金由3.5重量％Ag、其余部分為96.5重量％的Sn所構(gòu)成，無鉛焊錫合金的熔融溫度為221℃。
在350℃、400℃2秒鐘的時間內(nèi)進(jìn)行錫焊時，研究錫焊部的銅絲減少結(jié)果表明，通過添加Ni，可抑制銅絲中Cu的擴(kuò)散。表1耗銅試驗結(jié)果

又，為了弄清錫焊部分的強(qiáng)度，將鍍有Sn的黃銅1.2mm的角型的銷插入孔徑為1.8mm、周邊為3.0mm的銅?；逯校M(jìn)行錫焊。此時的焊錫合金重為30mg，使用液狀焊劑，用烙鐵進(jìn)行錫焊，作成試驗材料塊。烙鐵尖部的溫度設(shè)定為350℃及400℃，錫焊時間均為2秒。
用拉伸測試僅以拉伸速度為10mm/分對作好的試驗材料塊的銷進(jìn)行拉伸，測定所需要的拉伸負(fù)重。進(jìn)行5次測定，其平均值示于表中。為了測定碎屑的形成量，在射流錫焊槽中使之射流8個小時，取出碎屑稱其重量。表2所示8小時射流的碎屑量與每小時的碎屑量。表2控伸測試及碎屑生成試驗的結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種無鉛焊錫合金，其特征為，由Ag3.5-6.0重量％Ag、0.001-1.0重量％Ni、其余部分為Sn所構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1所述無鉛焊錫合金，其中至少添加P、Ga、Ge中的任意一種，添加量為0.001-1重量％。
全文摘要
提供一種無鉛焊錫合金,該合金完全不含Pb,由3.5－6.0重量%Ag、0.001－1.0重量%Ni、其余部分為Sn所構(gòu)成。由于連接部分的印刷電路基片中的Cu與構(gòu)成元素Ni結(jié)合,抑制銅擴(kuò)散到焊錫合金中,充分防止耗Cu現(xiàn)象,從而在錫焊部分抑制微細(xì)裂縫的形成,并提高錫焊部的機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號C22C13/00GK1329964SQ01117540
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者澤村貞, 小宮尚士, 稻澤嗣夫, 中川富士雄 申請人:日本鋁釬料株式會社