专利名称：无铅焊锡合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及完全不含Pb的无铅焊锡合金。
背景技术：
在特开平10-13015号公报及特开平11-277290号公报中，已描述完全不含Pb的无铅焊锡合金，该合金由Ag、Ni以及其余为Sn所组成。
在所述特开平10-13015号公报中，虽然有完全不含Pb的无铅焊锡合金，该合金由Ag、Ni以及其余为Sn所组成的报道，但具体的成分比没有给出。
在上述特开平11-277290号公报中，也描述了无铅焊锡合金，该合金由下列元素构成Ni为0.01-0.5重量％、Ag为0.5-3.39％重量％、其余为Sn。但是，Ag为0.5-3.39重量％，含量少，而Sn的含量多。为此，连接部分的印刷电路基片中的Cu由于扩散至焊锡合金中，即所谓的Cu被大量消耗，连接部分的机械强度降低。
对Sn来说，Ag的添加量不足3.5％时，在锡焊部分有过量的Sn以β-Sn析出，凝固时在锡焊的上层部分，形成细微的缩孔裂缝。
因此，本发明的目的是，提供一种无铅焊锡合金，该合金完全不含Pb，由于连接部分的印刷电路基片中的Cu与构成元素Ni结合，抑制铜扩散到焊锡合金中，充分防止耗Cu现象，从而在锡焊部分抑制微细裂缝的形成，并提高锡焊部分的机械强度。
发明的公开本发明是一种无铅焊锡合金，其特征为，由3.5-6.0重量％Ag、0.001-1.0重量％Ni、其余为Sn所构成。
上述无铅焊锡合金，其中至少添加P、Ga、Ge中的任意一种，添加量为0.001-1重量％。
本发明中，通过在Sn-Ag焊锡合金中添加Ni，就可防止Cu向焊锡合金中扩散。为此，细铜丝如导线在进行锡焊时，从细铜丝溶入焊锡合金中的Cu减少，其结果就防止了细铜丝中的铜被消耗掉，从而抑制了细铜丝变细而可以保证细铜丝本身的机械强度。
另一个优点是，由于Ni分散在焊锡中可保证焊锡本身的机械强度。
当锡焊电子零件和印刷电路基片时，在现有的Sn-Pb焊锡合金中从印刷电路基片的Cu箔中Cu被溶出扩散到焊锡合金中。
然而，含有Pb的焊锡合金由于环境污染问题而不能使用时，在以Sn为主要成分的无铅焊锡合金中Cu的扩散比现有的Sn-Pb焊锡合金中扩散明显得多。这是由于Cu对焊锡合金中的Sn是容易扩散的缘故。为此，现有技术使用的是含有大量的Pb，以防止耗Cu的焊锡。
因此，在Sn-Ag-Cu系焊锡合金和Sn-Ag-Cu-Bi系焊锡合金中以Sn为主要成分，耗Cu量比现有的焊锡合金多，使导线等的机械强度降低。
再者，Ag为3.5-6.0重量％的高含量，所以焊锡合金中的β-Sn减少，细微的Ag3Sn存在，同时根据Ni扩散的协同效果锡焊接部分的机械强度提高。由于添加了Ni，在进行锡焊时，发现从基材(母材)的铜箔中扩散到锡焊处的Cu被Ni所抑制而防止铜扩散到焊锡合金中。
在本发明中，由于至少添加P、Ga、Ge中的任意一种，添加量为0.001-1重量％，所以在进行锡焊时防止焊锡合金氧化，抑制碎屑的形成，提高焊接性能。
如表1所示，作为实施例1，无铅焊锡合金由0.01重量％Ni、0.05重量％P、3.8重量％Ag、其余部分为96.14重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为225℃。
实施例2，无铅焊锡合金由0.05重量％Ni、0.05重量％Ga、3.8重量％Ag、其余部分为96.1重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为225℃。
实施例3，无铅焊锡合金由0.1重量％Ni、0.05重量％Ge、4.0重量％Ag、其余部分为95.85重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为227℃。
实施例4，无铅焊锡合金由0.3重量％Ni、0.07重量％P、0.03重量％Ga、4.0重量％Ag、其余部分为95.6重量的Sn％所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为290℃。
实施例5，无铅焊锡合金由0.5重量％Ni、0.05重量％Ga、0.05重量％Ge、4.0重量％Ag、其余部分为95.4重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为356℃。
实施例6，无铅焊锡合金由1.0重量％Ni、0.03重量％P、0.07重量％Ge、4.5重量％Ag、其余部分为94.4重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为420℃。
比较例1，无铅焊锡合金由0.05重量％Ni、2.5重量％Ag、其余部分为97.45重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为224℃。
比较例2，无铅焊锡合金由0.1重量％Ni、3.3重量％Ag、其余部分为96.6重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为223℃。
比较例3，无铅焊锡合金由3.5重量％Ag、其余部分为96.5重量％的Sn所构成，无铅焊锡合金的熔融温度为221℃。
在350℃、400℃2秒钟的时间内进行锡焊时，研究锡焊部的铜丝减少结果表明，通过添加Ni，可抑制铜丝中Cu的扩散。表1耗铜试验结果
又，为了弄清锡焊部分的强度，将镀有Sn的黄铜1.2mm的角型的销插入孔径为1.8mm、周边为3.0mm的铜模基板中，进行锡焊。此时的焊锡合金重为30mg，使用液状焊剂，用烙铁进行锡焊，作成试验材料块。烙铁尖部的温度设定为350℃及400℃，锡焊时间均为2秒。
用拉伸测试仅以拉伸速度为10mm/分对作好的试验材料块的销进行拉伸，测定所需要的拉伸负重。进行5次测定，其平均值示于表中。为了测定碎屑的形成量，在射流锡焊槽中使之射流8个小时，取出碎屑称其重量。表2所示8小时射流的碎屑量与每小时的碎屑量。表2控伸测试及碎屑生成试验的结果
权利要求
1.一种无铅焊锡合金，其特征为，由Ag3.5-6.0重量％Ag、0.001-1.0重量％Ni、其余部分为Sn所构成。
2.权利要求1所述无铅焊锡合金，其中至少添加P、Ga、Ge中的任意一种，添加量为0.001-1重量％。
全文摘要
提供一种无铅焊锡合金,该合金完全不含Pb,由3.5－6.0重量%Ag、0.001－1.0重量%Ni、其余部分为Sn所构成。由于连接部分的印刷电路基片中的Cu与构成元素Ni结合,抑制铜扩散到焊锡合金中,充分防止耗Cu现象,从而在锡焊部分抑制微细裂缝的形成,并提高锡焊部的机械强度。
文档编号C22C13/00GK1329964SQ01117540
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月27日 优先权日2000年6月30日
发明者泽村贞, 小宫尚士, 稻泽嗣夫, 中川富士雄 申请人:日本铝钎料株式会社