[發(fā)明專利]一種無銀的錫鉍銅系無鉛焊料及其制備方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810022476.X | 申請日： | 2008-07-15 |
| 公開（公告）號： | CN101564803A | 公開（公告）日： | 2009-10-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 高學(xué)功;楊賀;黃錦波;薛涌波;程曉農(nóng);趙國平;嚴(yán)學(xué)華;李建新 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州冶煉廠 |
| 主分類號： | B23K35/26 | 分類號： | B23K35/26;C22C1/03 |
| 代理公司： | 南京知識律師事務(wù)所 | 代理人： | 汪旭東 |
| 地址： | 510725廣東*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 錫鉍銅系無鉛 焊料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無鉛焊料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種無銀的錫鉍銅系無鉛焊料及 其制備方法。
背景技術(shù)
長期以來，近共晶Sn-Pb焊料(共晶成分為Sn-37Pb)以其焊接性能好，在 Cu基上的潤濕性能良好，熔點低，價格也較適宜而一直被廣泛地運用于現(xiàn)代電 子線路板的連接和組裝中。但由于Pb及其化合物的劇毒性對人類健康和生活環(huán) 境的危害，人類如果長期接觸會給生活環(huán)境和安全帶來較大的危害。現(xiàn)存的含鉛 焊料的替代品問題已破在眉睫。作為一種新型的無鉛電子封裝焊料，應(yīng)具有工藝 性能好、工藝良品率高、焊點可靠性好、成本低廉，無毒性等特點。
根據(jù)以上要求，目前大多數(shù)的無鉛焊料都是以Sn為基礎(chǔ)成分來發(fā)展的，主 要有Sn-Ag系，Sn-Zn系，Sn-Bi系，Sn-Cu系四大體系中。這些體系中大多加入了 Bi，In，Al，Ag，Cu，Mg，Cr，Ni，Mn和Re等合金元素構(gòu)成三元或四元合金等焊料。 Sn-Zn系焊料的優(yōu)點為熔點較低、延展性和抗抗強(qiáng)度及蠕變性能都與傳統(tǒng)的錫鉛 焊料相似，成本較低，目前主要存在的問題就是焊料的濕潤能力差。Sn-Bi系焊 料可以實現(xiàn)很低的熔點，但是其可靠性限制了其適用范圍。Sn-Cu系焊料雖然熔 點比較高(227℃)，但是以Sn-Ag-Cu系為代表的無鉛焊料因具有優(yōu)異的焊接性能、 力學(xué)性能、抗氧化性能等而成為目前使用最廣的無鉛焊料。但Sn-Ag-Cu系因為 含有貴重的銀而成本太高，越來越多的無銀Sn-Cu系焊料的研發(fā)應(yīng)用得到迅猛的 發(fā)展。如中國專利CN101014726提出了一種含鈷的Sn-Cu焊料；專利CN1721123 提出了一種含鈰、鎳元素的Sn-Cu焊料；專利CN1806997提出了含鎳、銦、磷 的Sn-Cu焊料；這些專利所保護(hù)的焊料在焊接性能尤其是熔點沒有優(yōu)越性。而中 國專利CN1927525提出了含有很高比例鉍元素的Sn-Cu焊料可以實現(xiàn)較低的熔 點，但是高鉍含量所帶來的脆性則不容忽視。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對上述的缺點，提供一種無銀的錫鉍銅系無鉛焊料及 其制備方法，借助合金化元素鉍顯著降低熔點的同時，鎳與鈰的共同作用使得焊 料不僅具有良好的焊接性能、機(jī)械力學(xué)性能，更具有成本低廉的優(yōu)勢。
一種無銀的錫鉍銅系無鉛焊料，其特征在于：由錫、鉍、銅、稀土元素鈰及 鎳組成，按重量百分比計，含鉍1～6.5％、含銅0.5～0.8％、含鈰0.01～0.1％、 含鎳0.01～0.2％，余量為錫。
上述的一種無銀的錫鉍銅系無鉛焊料，其特征在于：鉍含量優(yōu)選為5％，銅含 量優(yōu)選為0.7％，鈰含量優(yōu)選為0.1％，鎳含量優(yōu)選為0.15％，余量為錫。
上述無銀的錫鉍銅系無鉛焊料的制備方法，具體步驟如下：
1.借助惰性氣體保護(hù)爐或在真空爐內(nèi)熔化按比例稱重的精錫錠，然后加入 稱量好的合金元素銅，待合金完全熔化澆注成Sn-Cu中間合金錠。
2.借助惰性氣體保護(hù)爐或在真空爐內(nèi)熔化按比例稱重的精錫錠，然后加入 稱量好的合金元素鈰，待合金完全熔化澆注成Sn-Ce中間合金錠。
3.借助惰性氣體保護(hù)爐或在真空爐內(nèi)熔化按比例稱重的精錫錠，然后加入 稱量好的合金元素鎳，待合金完全熔化澆注成Sn-Ni中間合金錠。
4.按比例稱取精錫錠、純鉍、及按照步驟1至3制備的Sn-Cu、Sn-Ce、 Sn-Ni中間合金錠，先將錫錠熔化，然后再依次加入純鉍、Sn-Cu、Sn-Ce、 Sn-Ni中間合金錠，待完全熔化且成分均勻后澆注成焊料錠或其他形狀 的焊料坯料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)勢和改進(jìn)成果。
1.適中的鉍元素加入量，比未添加鉍元素的Sn-Cu系無鉛焊料具有更低的 熔點。
2.適中的Bi元素加入量，可以避免因高鉍元素加入量所帶來的脆性、塑 性及可靠性的下降。
3.加入適量的鈰元素，可以使合金的顯微組織得到細(xì)化，在機(jī)械和力學(xué)性 能上得到提高，但對焊料合金的熔點和潤濕性不會帶來影響。
4.加入適量的鎳元素，在對熔點則沒有明顯的影響的前提下，顯著提高焊 料合金的機(jī)械和力學(xué)性能。
5.由于合金中沒有貴金屬Ag等的加入，以及Bi元素加入量的降低，都使 得焊料合金的成本得到降低，因此本焊料合金在各方面性能及生產(chǎn)成本 上具有綜合性能上優(yōu)勢。
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