本发明涉及一种snbiagsbin低温无铅焊料合金，属于低温焊料合金
技术领域：
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背景技术：
：自从电子焊料无铅化以来，应用较为广泛的是sncu系、snagcu系焊料合金，这几种应用较为广泛的焊料合金熔点较高。但是随着摩尔定律的持续推进，芯片向高度集成化、轻薄化发展，使用现有焊接工艺进行焊接时，易出现翘曲、枕窝、桥连等工艺缺陷。并且由于焊接温度较高，导致芯片的受热失效率较高。针对上述问题，目前焊料行业等相关企业积极开发低温无铅焊料合金，目前的低温焊料包括snbi系、snzn系、snin系等。其中，snzn抗氧化性能差，焊点易腐蚀。snin的共晶成分分别为质量分数为48％的sn和52％的in，共晶点温度为117℃，snin焊料在cu上溶解快，界面化合物结构受cu在snin中的溶解度影响，易形成cu2(sn,in)和cu2in3sn，且cu2in3sn在富in一侧。in可以改善钎料的润湿性，但是in为稀散金属，全球资源储量极低，价格较高，不具备大规模使用的前景，只能作为一种微量元素进行添加使用。应用较多的是snbi系低温无铅焊料合金，bi的添加可以有效降低焊料的熔点，但是snbi焊料合金由于bi易偏析，导致焊接性能变差，焊点脆性大，如共晶焊料sn58bi的熔点为139℃，在中等冷却速度条件下，共晶相snbi呈片状；在缓慢冷却速度下，晶粒较大，钎焊接头的裂纹一般沿晶界扩展；而且钎焊接头的再结晶会引起体积膨胀，从而加剧合金的脆化。焊接接头在受到冲击和应力时，产生的微型裂纹沿晶界扩展，进而导致焊点断裂并失效。技术实现要素：本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种可抑制bi元素的偏析、提高焊点机械性能的snbiagsbin低温无铅焊料。本发明采取的技术方案如下：一种snbiagsbin低温无铅焊料合金，该无铅焊料合金的重量百分比组成为：30-60％的bi；0-3.5％的ag；0.1-3％的sb；0-3.0％的in；0-0.11％的ge；0-0.11％的p；和任选两种以上下列稀土元素的复合添加：0-0.5％的y；0-0.5％的la；0-0.5％的ce；0-0.5％的pr；余量的sn以及不可避免的杂质。一种snbiagsbin低温无铅焊料合金，按重量百分比计，包含：30-60％的bi；0-3.5％的ag；0.1-3％的sb；0-3.0％的in；0-0.11％的ge；0-0.11％的p；和任选两种以上下列稀土元素的复合添加：0-0.5％的y；0-0.5％的la；0-0.5％的ce；0-0.5％的pr；余量的sn以及不可避免的杂质。所述低温无铅焊料合金在制备过程中，y元素以biy中间合金的形式添加，ag、in、sb、ge、p、la、ce、pr制备成snx中间合金形式添加，不足的sn和bi以纯sn和纯bi添加。上述中间合金制备比例和熔炼温度分别是：y：bi-82％y，1400℃；ag：sn-3％ag，400℃；in：sn-52％in，350℃；sb：sn-10％sb，500℃；ge：sn-1％ge，400℃；p：sn-1％p，450℃；la：sn-90％la，900℃；ce：sn-1.8％ce，450℃；pr：sn-3％pr，400℃。为了降低焊料合金中bi元素的偏析，本发明的低温无铅焊料合金添加了一定量的sb并联合多种稀土元素的复合添加，在sb和稀土元素的“钉扎”作用下，可有效抑制bi元素的偏析，提高焊点的机械性能，稀土元素还可改善熔融焊料的表面特性，降低熔融焊料的表面张力，促进焊料的润湿，提高焊料合金的焊接性能。当in含量较低时，in可以固溶在sn中，固溶的in原子可以阻碍位错的运动。本发明添加微量的in，可以提高焊料合金的焊接性能并有效控制焊料的成本。附图说明图1为实施例7的低温无铅焊料合金snbi55ag0.3sb0.1in2.6dsc曲线；图2为实施例7的低温无铅焊料合金snbi55ag0.3sb0.1in2.6试样拉伸试验后得到的载荷-位移曲线。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。本发明的具体实施例和对比例的合金配方如表1所示(以质量百分数计)，其中对比例为snbi58共晶焊料合金与实施例进行各项性能的对比。表1实施例和比较例合金biaginsbgepylacepr范围30-600-3.50-3.00.1-30-0.110-0.110-0.50-0.50-0.50-0.5实施例1402.50.10.50.080.0020.010.0100.1实施例2421.50.30.60.040.0100.020.030实施例3440.122.02.40.060.020.25000.01实施例4483.001.50.110.00800.250.050实施例5301.01.320.010.100.0300.250实施例6503.50.81.00.050.110.50.100.01实施例7550.32.60.100.0600.50.020实施例83201.00.20.020.006000.010.5实施例9602.01.51.20.0080.010.0500.50.05实施例10350.13.03.00.0040.008000.10.25比较例58000000000低温无铅焊料合金在制备过程中，y元素以biy中间合金的形式添加，ag、in、sb、ge、p、la、ce、pr制备成snx中间合金形式添加，不足的sn和bi以纯sn和纯bi添加。所述中间合金制备比例和熔炼温度分别是：y：bi-82％y，1400℃；ag：sn-3％ag，400℃；in：sn-52％in，350℃；sb：sn-10％sb，500℃；ge：sn-1％ge，400℃；p：sn-1％p，450℃；la：sn-90％la，900℃；ce：sn-1.8％ce，450℃；pr：sn-3％pr，400℃。在熔炼炉中熔化过程中，为防止部分合金的氧化烧损，在熔体的表面覆盖一层防氧化溶剂。按表1配制合金，对其合金测试熔点、抗拉强度。采用dsc131evo型差示扫描量热分析仪测试熔点，升温速率为5k/min；采用reger型力学试验机测试抗拉强度，拉伸速度为2mm/min；采用mustsystemii型可焊性测试仪测定焊料的润湿力，母材为的纯铜丝、助焊剂为kester985-m、实验温度240℃、浸入深度3mm、浸入速度10mm/s、浸入时间5s。实施例与对比例的熔点、抗拉强度、润湿力结果如表2所示：表2合金性能测试结果从表2可以看出，本发明的实施例1～10任一低温无铅焊料合金的熔化温度都不高于150℃，甚至有熔化温度比snbi58稍低的，并且与snbi58相比，合金的抗拉强度、润湿力都有较大的提高。本发明所述无铅焊料形态为粉状、膏状、bga焊球、无芯或有芯焊丝状、棒状、条状、锭状、箔状等中的任一种。产品的状态无限定，根据需求而定。当前第1页12