[發明專利]一種錫銅鎳硒無鉛焊料

無效

• 申請號: 200710068558.3
• 申請日: 2007-05-17
• 公開（公告）號: CN101049658A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 戴國水
• 申請（專利權）人: 戴國水
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所
• 代理人: 戴曉翔

??????????????????????技術領域

本發明涉及一種錫銅鎳硒無鉛焊料，屬電子元器件焊接用合金材料的制備技術領域。

?????????????????????背景技術

目前無鉛焊料主要有錫銅銀合金和錫銅合金焊料，但錫銅銀合金含有3.5％左右的銀，其價格昂貴，且大部分無鉛焊料的表面張力明顯高于共熔的錫鉛焊料，鋪展性能較差。另外，大部分無鉛焊料的熔融溫度都比共熔錫鉛合金的熔點高，導致熔融無鉛焊料時的氧化可能性更高。波峰焊過程中，氧化性更高促進了渣滓的生成，增加了焊料的消耗。即便是采用惰性氣體如氮氣保護，由于焊接機械上的空氣滲漏，氧化殘渣仍然會形成。限制了無鉛焊料的廣泛使用。目前也有一些無鉛焊料為了降低表面張力和提高抗氧化性能，在其中加磷，但磷是一種非常容易氧化的元素，熔點為59℃，沸點為280℃，沸點非常接近焊接所需的溫度，因此在使用過程中磷會氣化，降低了其作為降低表面張力和提高抗氧化性能的效果。

??????????????????????發明內容

本發明的目的是提供一種能有效提高其潤濕性和焊點抗蠕變性能，改善抗氧化性能，降低材料成本，提高焊接性能和可靠性的錫銅鎳硒無鉛焊料。

本發明為一種錫銅鎳硒無鉛焊料，包括錫，銅等，其特征在于還同時包括鎳，硒，各組份的組成按重量百分比計分別為：銅(Cu)0.5～5％，鎳(Ni)0.01～0.2％，硒(Se)0.01～0.1％，總量不大于0.1％的雜質，其余為錫(Sn)，各組份的重量百分比總和為100％。

所述鎳(Ni)的含量優選可為0.02～0.1％。所述硒(Se)的含量優選可為0.03％～0.07％。

所述雜質中各組份的組成按重量百分比計分別為：鐵(Fe)≤0.02％，硅(Si)≤0.01％，鉛(Pb)≤0.05％，鎘(Cd)≤0.002％，鋁(Al)≤0.02％。

本發明針對電子元器件對無鉛焊料的性能要求，經優化設計及多次試驗比較，通過在焊料組合物中加入微量鎳和硒元素來改善焊料鋪展性和細化合金晶粒，提高焊料抗氧化性能和抗蠕變性能，本發明可大幅度降低合金熔化狀態下的表面張力，減少接觸角，從而改善基材表面與無鉛焊料潤濕性，提高可焊性和焊接強度。同時減少表面氧化，使氧化性降至最低，焊料晶粒得到細化，改善了力學性能，使焊接后的產品結構更加穩定可靠，因而為電子元器件焊接提供一種新的無鉛焊料選擇。

本發明與現有技術相比，具有以下突出優點和積極效果：

1.硒(Se)的加入是本發明突出的實質性特點，加入硒后，其表面張力大幅度降低，潤濕性增加，擴大了焊料在基材上的覆蓋面積，提高了抗氧化能力。熔化時，焊料中的硒會部份聚集到焊料表面，可以減少各種焊接工藝中的缺陷，例如開口焊點、橋連或其它類似缺陷。同時硒的熔點為217℃，沸點為685℃，其熔點和沸點遠高于磷，因此在使用過程中很少氣化揮發，確保其降低表面張力和抗氧化的效果。另外加入硒后，還可使焊料晶粒細化，對溫度的變化有更好的適應力，降低由于微應力而出現焊點破裂的可能性，同時含硒的焊料更耐腐蝕，有利于焊接的免清洗。但硒的加入量少于0.01％，其效果不明顯，大于0.1％則其輔展率提高不明顯，其優選含量為0.03％～0.07％。

2.鎳(Ni)的加入，可細化凝固組織中的晶粒，有效改善焊料的力學性能，成倍提高抗蠕變性能。但如果鎳(Ni)含量小于0.01％，其效果不明顯，如果超過0.2％，其改善力學性能的效果也不明顯，還會使焊料熔點升高，其優選含量可為0.02～0.1％。

3.其熔點與現有無鉛焊料基本相同，意味著對使用錫銅合金及錫銅銀合金等無鉛焊料的企業而言，只需對現有設備的使用參數略作變動，即可實現無鉛化焊接。

4.本發明由于不含稀有貴重金屬，雖然鎳和硒價格較高，但加入量很少，對其價格影響較小，可推進無鉛化焊料的應用進度。

??????????????????具體實施方式