一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钎料技术领域，尤其涉及一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料。
【背景技术】
[0002] 随着电子产品朝着高性能的微型化方向发展，微电子器件和焊点的尺寸越来越 小，焊点承受的载荷越来越大，对焊点可靠性的要求也越来越高。低银Sn-Ag-Cu系无铅钎 料由于其较高的性价比，深受各大厂商的青睐，但界面金属间化合物MC过量生长和力学 性能不足，对焊点长期可靠性是不利的，限制了其高端应用。在众多的Sn-Ag-Cu系无铅钎 料中，受到关注最多的是欧盟推荐的Sn-3. 8Ag-0. 7Cu、美国NEMI推荐的Sn-3. 9Ag-0. 6Cu 和日本JEITA推荐的Sn-3. 0Ag-0. 5Cu，但是现有的这些钎料，由于Ag含量较高而使钎料 的成本较高，而Ag含量的减少对无铅钎料性能产生不良的影响，因此，研究高性能低银 Sn-Ag-Cu系无铅钎料具有重要意义和使用价值。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钎焊性能良好、焊点 力学性能优良，特别是抗懦变性能良好的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现： 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 01~0. 3%，Ag0· 1~1· 0%，Cu0~1· 5%，其余为Sn。
[0005] 微量高熔点元素Tc可均匀地分布在熔融的复合钎料中，这为Cu6Sn5成核提供了成 核点，将会有更多的核通过能皇而稳定生长，因此添加微量元素Tc可以增加Cu6Sn5的成核 速率和减小HC晶粒的尺寸，细化基体组织，提高了钎料的力学性能。
[0006] 优选地，所述Tc的质量百分比为0· 02~0· 2%。
[0007] 优选地，所述Ag的质量百分比为0. 3%。
[0008] 优选地，所述Cu的质量百分比为0. 7%。
[0009] 所述Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料的制备步骤具体为：按配比将四种原料在真空或 氮气保护下直接混合熔炼，直至所有材料全部融化。熔炼的最高温度以所有材料能够全部 融化为准，否则会引起钎料的化学组成或金相组织不均匀，影响钎料的性能。进一步的，可 通过挤压、拉拔等手段得到丝材，采用制粉设备可将其制成颗粒状。
[0010] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 1.本发明与普通低银无铅钎料相比，润湿力提高，润湿时间缩短，并且焊点界面金属间 化合物厚度降低，拉伸性能提高，抗蠕变性能更优良。
[0011] 2.本发明提供的钎料可以用于电子封装或组装中的各个焊接环节，特别适合于高 密度电子封装，其应用领域广阔。
【具体实施方式】
[0012] 为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步 阐述。
[0013] 实施例1 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 01%，Ag〇. 1%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-0.lAg-0.OlTc钎料。
[0014] 实施例2 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 3%，Ag1. 0%，Cu1. 5%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-1.OAg-1. 5Cu-0. 3Tc钎料。
[0015] 实施例3 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 02%，Ag〇. 1%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-0.lAg-0. 02Tc钎料。
[0016] 实施例4 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 2%，Ag1. 0%，Cu1. 5%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-1.OAg-1. 5Cu-0. 2Tc钎料。
[0017] 实施例5 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc0. 1%，Ag0. 3%，Cu0. 7%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-0. 3Ag-0. 7Cu-0.ITc钎料。
[0018] 对比例1 除了Tc的质量百分比为0. 005%，Ag0. 1%，其余为Sn外，其它条件同实施例1。
[0019] 对比例2 除了Tc的质量百分比为0. 5%，Ag1. 0%，Cu1. 5%，其余为Sn外，其它条件同实施例2。
[0020] 对比例3 除了Tc的质量百分位为0. 3%，Ag1. 0%，Cu2. 0%，其余为Sn外，其它条件同实施例2。
[0021] 对比例4 除了Tc的质量百分比为0. 01%，Ag0. 05%，其余为Sn外，其它条件同实施例1。
[0022] 对比例5 除了Tc的质量百分比为0. 3%，Ag2. 0%，Cu1. 5%，其余为Sn外，其它条件同实施例2。
[0023] 对比例6 一种低银无铅钎料，包括下述质量百分比的各原料组分：Ag3.8%，Cu0.7%，其余为Sn，通过直接熔炼制备Sn-3. 8Ag-0. 7Cu钎料。
[0024] 对实施例1~5和对比例1~6进行润湿力、润湿时间、界面金属间化合物厚度、拉伸 强度以及蠕变断裂寿命测试； 1. 将炼好的钎料制成_3的圆柱，使用润湿力测量仪进行润湿力和润湿时间测试； 2. 界面金属间化合物厚度测试为将熔炼好的钎料置于铜基板上（紫铜箱作为基板材 料，其Cu含量达到99. 9%，厚度为0. 3mm，经研磨以及抛光后制成)，经回流焊炉回流（回流保 温时间为60s)，形成良好焊点后测量界面金属间化合物的生长厚度； 3. 采用电子万能材料实验机对尺寸为20mmX1. 5mmX0. 5mm的钎料合金进行拉伸测 试； 4. 采用蠕变试验机对尺寸为20mmX1. 5mmX0. 5mm的钎料合金在25°C，22. 5MPa拉力 下进行蠕变断裂时间测试； 结果如下表：
通常为了提高钎料的钎焊性能需要提高Ag的含量，但是Ag的含量提高会导致成本的 上升，而从上述表征数据可以看出，本发明在降低Ag含量的情况下，依然能保持优越的钎 焊性能，尤其实施例5制备的钎料，其性能最为优越。
【主权项】
1. 一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，包括下述质量百分比的各原料组分： Tc0· 01~0· 3%，Ag0· 1~1· 0%，Cu0~1· 5%，其余为Sn。2. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，所述Tc的质量百 分比为 〇· 02~0· 2%。3. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，所述Ag的质量百 分比为0. 3%。4. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，所述Cu的质量百 分比为0. 7%。5. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，所述Sn-Ag-Cu-Tc 低银无铅钎料的制备步骤具体为：按配比将四种原料在真空或氮气保护下直接混合熔炼， 直至所有材料全部融化。6. 根据权利要求5所述的Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，其特征在于，混合熔炼后的原料 通过挤压或拉拔得到丝材，并制备成颗粒状。
【专利摘要】本发明公开了一种Sn-Ag-Cu-Tc低银无铅钎料，涉及钎料材料技术领域，包括下述质量百分比的各原料组分：Tc？0.01~0.3%，Ag？0.1~1.0%，Cu？0~1.5%，其余为Sn。本发明的钎料与普通钎料相比，润湿力提高，润湿时间缩短，并且界面金属间化合物厚度降低，拉伸性能提高，抗蠕变性能更优良。
【IPC分类】B23K35/40, B23K35/26
【公开号】CN105345305
【申请号】CN201510710859
【发明人】唐宇, 骆少明, 李国元, 王克强, 周玉梅
【申请人】仲恺农业工程学院
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月28日