专利名称：Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料的技术，特别是涉及一种Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料的技术。
背景技术：
目前，在微电子封装及组装时所使用的焊料主要是传统的Sn-Pb (锡铅)系焊料。 但是当电子产品作为一般工业废弃物和生活垃圾被丢弃时，焊料中的1 (铅)成分在自然环境中会溶解出来侵入地下水，从而对环境和人类造成极大的危害。因此，近年来许多国家纷纷制定或正在制定法律、法规，以限制含铅物质的使用，用无铅焊料替代传统的Sn-Pb(锡铅)系含铅焊料已成为全球微电子制造领域不可逆转的大趋势，积极寻找无毒无害的新型焊料也成为了当前电子行业的重要任务。Sn-Cu (锡铜)系焊料作为较有潜力的焊料合金也越来越受到关注。现有无铅焊料中，Sn-Cu (锡铜)系焊料相比最常用的Sn-Ag-Cu (锡银铜)三元焊料，具有低成本的优点，且能避免焊料内部条状金属间化合物生成，但是由于其熔点过高、 润湿性较差，且力学性能较低，因而其应用受到了限制。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种熔点低，润湿性及力学性能好的Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料，所述焊料包含有Sn和Cu，其特征在于所述焊料还包含有Bi和Al，其中Cu占焊料的重量百分比为 0.5 0.8%，Bi占焊料的重量百分比为1 3%，Al占焊料的重量百分比为0. 01 0. 1%0进一步的，Bi占焊料的重量百分比为1. 5 2%。进一步的，Al占焊料的重量百分比为0. 03 0. 05%。进一步的，所述焊料还包含有辅助组分，所述辅助组分是Ni和/或Cr，其总量占焊料的重量百分比不超过0.5%。本发明提供的Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料，在Sn-Cu焊料体系中加入了适量的Bi和 Al，加入Bi能提高焊料的润湿性，降低焊料的熔点，同时增强焊料的力学性能，加入Al能使焊料表面形成致密的氧化膜，提高焊料的抗氧化性能，从而提高焊料的润湿性。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。本发明实施例所提供的一种Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料，所述焊料包含有Sn (锡)和 Cu (铜)，其特征在于所述焊料还包含有Bi (铋)和Al (铝)，其中Cu (铜)占焊料的重量百分比为0.5 0.8%，Bi (铋)占焊料的重量百分比为1 3%，Al (铝)占焊料的重量百分比为0.01 0. 1%;在Sn-Cu焊料体系中加入Bi (铋)能提高焊料的润湿性，并能降低焊料的熔点，增强了焊料的力学性能，加入Al (铝)可以使焊料表面形成致密的氧化膜，使得焊料的抗氧化性能明显提高，从而提高焊料的润湿性。本发明实施例的最优方案为，Bi (铋)占焊料的重量百分比为1. 5 2%，A1 (铝) 占焊料的重量百分比为0. 03 0. 05%，若Bi (祕)占焊料的重量百分比超过3%会造出组分偏析，使得焊料延展性下降和熔程增大。本发明实施例中，所述焊料还包含有用于改进其强度和润湿性的辅助组分，所述辅助组分是Ni (镍)和/或Cr (铬)，其总量占焊料的重量百分比不超过0.5%。本发明实施例的制备方法如下
1)使用中频电磁炉在800°c的温度环境及惰性气氛下制备Sn(锡)-Α1 (铝)中间合金；
2)使用箱式炉在600°C的温度环境及空气气氛下，在步骤1所制备的Sn(锡)_A1 (铝) 中间合金中加入Cu (铜)、Bi (铋)及辅助组分，熔炼制成成品。本发明第一实施例的焊料中，Cu (铜)占焊料的重量百分比为0. 7%,Bi (祕)占焊料的重量百分比为1%，Al (铝)占焊料的重量百分比为0.05%，本发明第一实施例的焊料经测定，相比现有的SnCu (锡铜)焊料，其熔点下降2°C，其抗拉强度提高10%以上，其润湿性提高20%以上，所述现有的SnCu (锡铜)焊料中，Cu (铜)占焊料的重量百分比为0.7%， 余量为Sn (锡)。本发明第二实施例的焊料中，Cu (铜)占焊料的重量百分比为0. 7%,Bi (铋)占焊料的重量百分比为3%，Al (铝)占焊料的重量百分比为0.05%，本发明第二实施例的焊料经测定，相比现有的SnCu (锡铜)焊料，其熔点下降5°C，其抗拉强度提高20%以上，其润湿性提高30%以上，所述现有的SnCu (锡铜)焊料中，Cu (铜)占焊料的重量百分比为0.7%， 余量为Sn (锡)。本发明实施例提供的焊料可以用在很多领域，如做成焊条、焊丝、焊片、焊球、焊粉、焊膏等，这些产品可以用在电子封装或组装的各个焊接环节，如电子封装中芯片上丝网印刷形成电极凸点(Bump)、芯片粘贴，BGA、CSP焊球，回流焊、波峰焊等SMT组装，各种电子封装用基板、印刷电路版焊点形成，以及各种修补焊、手工焊等。
权利要求
1.一种Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料，所述焊料包含有Sn和Cu，其特征在于所述焊料还包含有Bi和Al，其中Cu占焊料的重量百分比为0. 5 0. 8%,Bi占焊料的重量百分比为1 3%, Al占焊料的重量百分比为0.01 0.1%。
2.根据权利要求1所述的焊料，其特征在于Bi占焊料的重量百分比为1.5 2%。
3.根据权利要求1所述的焊料，其特征在于A1占焊料的重量百分比为0.03 0. 05%。
4.根据权利要求1所述的焊料，其特征在于所述焊料还包含有辅助组分，所述辅助组分是Ni和/或Cr，其总量占焊料的重量百分比不超过0. 5%。
全文摘要
一种Sn-Cu-Bi-Al无铅焊料，涉及焊接材料技术领域，所解决的是降低熔点，提高润湿性及力学性能的技术问题。该焊料包含有Sn、Cu、Bi、Al，其中Cu占焊料的重量百分比为0.5～0.8％，Bi占焊料的重量百分比为1～3％，Al占焊料的重量百分比为0.01～0.1％。本发明提供的焊料，熔点低，且润湿性及力学性能好。
文档编号B23K35/26GK102371438SQ201110314628
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者李明, 罗庭碧, 胡安民 申请人:上海交通大学