专利名称：抗氧化无铅焊料的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料，涉及印刷电路板上的无铅焊料背景技术目前电子工业中电子组装和封装最常用的焊接材料是锡铅共晶焊料，它虽然具有成本低廉、导电性好、力学焊接性能优良等特点。但是铅和铅的化合物为有毒有害物质，焊料在生产和使用过程中危害人体健康，容易致癌，焊接废弃物会严重污染环境。世界各国对铅的使用日益关注，禁止使用的呼声日趋高涨。近年来，无铅焊料的研究开发工作发展很快。从国内外已有的研究成果来看，以锡(Sn)为主，添加能产生低温共晶的铜(Cu)、银(Ag)、锌(Zn)、锑(Sb)、铟(In)、铋等金属元素，通过焊料合金化来改善合金的性能，提高可钎焊性。这种无铅焊料的成分主要集中在锡/铜、锡/银、锡/锌、锡/铟、锡/铋等系列。由于该无铅焊料主要成分是锡，其熔点比锡铅共晶焊料约高50℃，随之使用温度亦相应提高，因而易产生氧化，影响焊接质量，故无铅焊料的抗氧化性能显得特别重要，但从已有报导来看，目前无铅焊料的抗氧化问题尚未解决；又由于铟、银价格昂贵，资源有限，都使所述无铅焊料，难以在电子工业中全面推广使用。
发明内容
本发明的目的是要针对现有技术的问题，寻求一种抗氧化性能好、综合性能优、价格低廉、资源丰富的无铅焊料。
本发明总的构思采用高锡、低铜、低银，添加一定量稀土、铟、镓、磷及适量镍、锑作为合金化元素来制备抗氧化无铅焊料。
加入镓(Ga)、磷(P)元素能显著提高合金的抗氧化性能，降低焊接过程中焊料的氧化程度；加入镍(Ni)元素，有助解决焊点桥连；加入混合稀土元素(RE)，主要包括铈、镧等元素及其氧化物，不但改善合金的润湿性，而且可以细化晶粒，能显著提高锡/铜合金的力学性能、焊接性能、冷热加工性能和可靠性，能满足电子工业将电器元件和电子元件焊接在印刷电路板上时对焊料的要求。它是一种抗氧化、无毒、无污染、综合性能优越、价格低廉、环保型的无铅焊料。
具体实施例方式根据总的发明构思，本发明的抗氧化无铅焊料的化学组分及其重量含量百分数范围(Wt％)，可以采用下列较佳的五项发明方案。
1.(2.0-5.0)Cu、(0.01-0.5)Ag、(0.01-0.5)Sb、(0.002-0.2)In、(0.01-0.5)Ni、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
2.(2.0-5.0)Cu、(0.01-0.5)Ag、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
3.(0.05-2.0)Cu、(2.0-5.0)Sb、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
4.(0.05-2.0)Cu、(0.002-0.2)In、(0.01-0.3)Sb、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
5.(1.0-4.0)Ag、(0.05-2.0)Cu、(0.002-0.2)In、(0.002-0.1)Ga、(0.002-0.1)P、(0.01-2.0)RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
以上出自一个发明构思的五项发明有三个共同的技术特征。一是都有相同含量的Ga和P，保证了发明的无铅焊料都有良好的抗氧化性能；二是都有含量相同的稀土元素Re，可以显著改善焊料的力学，加工性能；三是由于均采用高Sn、低Cu、低Ag等可以显著降低生产成本。
按配好的合金成分，最好是块状或粒状(稀土、镓、磷、镍为中间的合金)，放入真空熔炼炉或非真空熔炼炉中熔炼，在常压下，850℃-900℃的温度，保持1-2小时，浇铸即可得到抗氧化无铅焊料合金。进一步加工可生产抗氧化无铅焊料丝和条。
本发明的显著效果是，焊料具有抗氧化和优异的冷、热加工性能；合金组织细化，具有优良的力学性能；解决了焊点的桥连和引线溶蚀问题；提高了耐热性和耐蚀性，增加了焊料的可焊性，减少了焊料使用过程中氧化渣的数量。该无铅焊料不仅无毒、无污染，其综合性能优越，而且价格低廉。能够满足电器元件和电子元件在印刷电路板上焊接的要求。
权利要求
1.抗氧化无铅焊料，其组分及重量含量百分数范围为2.0-5.0Cu、0.01-0.5Ag、0.01-0.5Sb、0.002-0.2In、0.01-0.5Ni、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
2.抗氧化无铅焊料，其组分及重量含量百分数范围为2.0-5.0Cu、0.01-0.5Ag、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
3.抗氧化无铅焊料，其组分及重量含量百分数范围为0.05-2.0Cu、2.0-5.0Sb、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
4.抗氧化无铅焊料，其组分及重量含量百分数范围为0.05-2.0Cu、0.002-0.2In、0.01-0.3Sb、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量为Sn.和通常含量的杂质。
5.抗氧化无铅焊料，其组分及重量含量百分数范围为1.0-4.0Ag、0.05-2.0Cu、0.002-0.2In、0.002-0.1Ga、0.002-0.1P、0.01-2.0RE；余量为Sn和通常含量的杂质。
全文摘要
抗氧化无铅焊料，主要解决抗氧化、降低生产成本以及改善焊接性能。其组分及含量(Wt％)在一个构思下有五项发明1、2.0－5.0 Cu、0.01－0.5 Ag、0.01－0.5 Sb、0.002－0.2 In、0.01－0.5 Ni、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量为Sn.。2、2.0－5.0 Cu、0.01－0.5 Ag、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量为Sn.。3、0.05－2.0 Cu、2.0－5.0 Sb、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量为Sn。4、0.05－2.0 Cu、0.002－0.2 In、0.01－0.3 Sb、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量为Sn.。5、1.0－4.0 Ag、0.05－2.0 Cu、0.002－0.2 In、0.002－0.1 Ga、0.002－0.1 P、0.01－2.0 RE；余量为Sn.。本焊料适用印刷电路板焊接，无毒，无污染，具有较强的抗氧化性能。
文档编号B23K35/26GK1475327SQ03129619
公开日2004年2月18日 申请日期2003年6月28日 优先权日2003年6月28日
发明者顾小龙, 杨倡进 申请人:亚通电子有限公司