专利名称：一种低银无铅软钎料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无铅钎料，这种钎料特别适于电子和微电子封装领域的波峰焊、回流焊和手工焊。
背景技术：
为适应电子信息产品无毒无害的要求，近年来无铅钎料在电子及微电子工业被广泛使用。其中Sn(3. 0-3. 9)Ag(0. 5-0. 7)Cu高银含量的无铅钎料，由于具有较好的综合力学性能和工艺性能而得到行业的推广。然而，随着绿色无铅化的深入实施和推进，电子工业界发现，在消费电子产品运输和服役过程中容易受到意外的颠簸、震动、碰撞和跌落，从而引入电子组装互连中由力学冲击引起的一种新的失效机制，而高银含量的钎料在这方面的问题尤为突出。低银含量的无铅钎料具有较好的韧性，在抗跌落性能方面优于诸如Sn3. OAgO. 5Cu这种高银钎料，且材料成本有所下降，在业界受到广泛关注。日本电子信息产 业协会JEITA于2007年推出的第二代无铅钎料方案即为低银钎料。但低银无铅焊料用于电子组装极有可能会带来一系列的问题，如抗拉强度下降，熔点过高，氧化严重，热疲劳性能较差，返修难，低熔点合金偏析等。为解决钎料氧化问题，200910042771. 6号中国专利申请，在低银合金基础上加入微量的P，Ga, Ge，减少波峰焊过程中的氧化，同时解决焊点桥联以及润湿性不足等问题。为降低熔点，200810026634. 9号中国专利申请公布了一种低银无铅钎料，其Bi含量为1-5%，该钎料同时具有优良的钎焊工艺性能和综合力学性能。然而很多现有的文献只专注于改善钎料的某一项或两项性能，而忽视其他性能，使其应用受到限制。
发明内容
本发明要解决目前低银无铅钎料熔点过高，抗拉强度低，抗氧化性差等问题，为此提供本发明的一种熔点适中，低成本，抗氧化性好，力学性能良好，润湿性好,熔铜率低的低银无铅软钎料，以利于实用化和产业化。为解决上述问题，本发明采用的技术方案，其特殊之处是以所述钎料总重量为基准含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为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组
八
口 o本发明优选是含
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 %。本发明低银无铅软钎料的制备方法按比例将Sn-Cu中间合金，Sn-Ag中间合金，Sn-Bi中间合金，Sn-Ni中间合金与Sn锭放入真空熔炼炉或非真空熔炼炉，在500°C左右熔炼0. 5-lh,然后将Sn-P中间合金，Sn-X中间合金加入到熔炼炉中，出炉前充分搅拌，制备出所需的钎料合金。本发明的低银无铅软钎料合金熔点属行业应用中的适中，其抗拉强度不小于40MPa。本发明制备时被制成钎料母合金或者钎料块、焊条、焊丝、焊球、焊粉、焊膏中的任何一种或多种，应用于电子和微电子组装领域。 本发明的一种低银无铅软钎料合金无毒、无污染，成本低，抗氧化性强，综合性能好，满足波峰焊、回流焊和手工焊等焊接要求。与现有技术相比，本发明具有如下显著效果I本发明钎料Ag含量较低，相比SAC305，节约了钎料成本。2本发明新型合金的熔点适中，可利用现有工艺设备进行电子组装。3本发明低银无铅软钎料中添加微量的P作为钎料的抗氧化剂，钎料的抗氧化性得到明显的提高。4本发明低银无铅软钎料中添加了 Bi，降低了钎料的熔点，改善了钎料的润湿行为，提高了钎料的抗拉强度。5本发明低银无铅软钎料中添加了 Sb，提高了钎料的力学性能，改善了钎料的可靠性。6本发明低银无铅软钎料中添加了 Ni，降低了钎料合金钎焊铜时降低钎料对铜基板的熔蚀；同时细化了界面金属间化合物形貌，改善了焊点的可靠性。7本发明低银无铅软钎料中添加了 Ga，Ge和混合稀土中的一种或任意几种组合，能使合金在熔融状态下具有较好的抗氧化能力和润湿能力。
具体实施例方式本发明的无铅软钎料，以其重量为基准，所含组分及其含量由表I的实施例给出，并测试实施例和比较例的抗拉强度、熔点、扩展率和抗氧化性能。将实施例中的百分含量的组分以中间合金形式投料，按比例将Sn-Cu中间合金，Sn-Ag中间合金，Sn-Bi中间合金，Sn-Ni中间合金与Sn锭放入真空熔炼炉或非真空熔炼炉，在500°C左右熔炼0. 5-lh,然后将Sn-P中间合金，Sn-X中间合金加入到熔炼炉中，并充分搅拌，浇注凝固获得钎料合金，也可加工成钎料块、钎料条、焊丝、焊片、焊球、焊粉或焊膏。表I实施例和对比例技术指标
权利要求
1.一种低银无铅软钎料，其特征在于，以所述钎料总重量为基准含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为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组合。
2.如权利要求I所述的一种低银无铅软钎料，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
熔点适中，抗拉强度高，抗氧化性能高，成本低的一种低银无铅软钎料，以所述钎料总重量为基准含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 为Ga、Ge、混合稀土中的一种或任意几种的组合。本发明适用于电子和微电子封装领域的波峰焊、回流焊和手工焊。
文档编号B23K35/26GK102699563SQ201210215128
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月23日 优先权日2012年6月23日
发明者刘平, 杨倡进, 钟海峰, 顾小龙 申请人:浙江亚通焊材有限公司