[發(fā)明專利]一種無(wú)鉛焊料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810068426.5
• 申請(qǐng)日: 2008-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN101618484A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紹青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/26
• 分類號(hào): B23K35/26;C22C1/02;B22D18/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)鉛焊料及其制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的電子封裝用合金焊料為Sn-Pb合金焊料，由于焊接性能好、工藝可靠、工藝可靠、使用穩(wěn)定、以及制作成本低廉等有點(diǎn)長(zhǎng)期以來(lái)一直作為封裝連接材料。但Sn-Pb焊料中的鉛對(duì)人與環(huán)境的影響都很大，所以出于環(huán)保的考慮，歐盟、美國(guó)、日本都已經(jīng)明確宣布電子產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛化。當(dāng)前無(wú)鉛電子產(chǎn)品的無(wú)鉛化是必然趨勢(shì)。無(wú)鉛焊料的無(wú)鉛化，在電子產(chǎn)品的無(wú)鉛化進(jìn)程中起了主要作用。目前，作為含鉛焊料的替代品，主要有：SnAg系、SnZn系、SnCu系和SnBi系焊料，而與其它無(wú)鉛焊料相比，SnCu系，共晶體系焊料及其改性合金成本低廉、容易獲得，但在合金熔點(diǎn)，焊接可靠性、抗氧化性方面存在不足。而Sn-Zn系焊料具有熔點(diǎn)較低，如Sn₈Zn₃Bi的熔點(diǎn)為189℃，其成本較低，而且其物理性能，如焊料的沖擊韌性、拉伸強(qiáng)度、抗疲勞壽命較好。但是，Sn-Zn系焊料的潤(rùn)濕性差、抗氧化性和抗腐蝕性能較差，為了提高Sn-Zn系焊料的這些性能，研究人員已經(jīng)圍繞SnZn系焊料的合金化開展了大量的研究工作，例如在《Sn-Zn-Bi無(wú)鉛焊料表面張力及潤(rùn)濕性研究》，(周健，孫陽(yáng)善，薛烽電子元件與材料，Vol.24，No.8，2005，P49-52)中公開以一種無(wú)鉛焊料及其制備方法，該無(wú)鉛焊料的組成為Sn-Zn-Bi，由于Bi的加入降低了焊料合金熔體與銅片間的固-液界面張力，增大了熔體在銅片上的潤(rùn)濕力。但是Bi的加入，會(huì)使合金組織變得粗大，而且分布不均勻，使得合金容易氧化，所以最后得到的產(chǎn)品的潤(rùn)濕性、抗蠕變性都有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)無(wú)鉛焊料潤(rùn)濕性、抗蠕變性差，抗氧化性差的缺點(diǎn)，提供一種潤(rùn)濕性好、抗蠕變性、抗氧化性好的無(wú)鉛焊料及其制備方法。

本發(fā)明提供了一種無(wú)鉛焊料，其中，該焊料的組成如下述通式所示：Sn_aZn_bBi_cCu_d；其中，a、b、c、d均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，7％≤b≤9％，1≤c≤5％，0.1≤d≤3％，余量為Sn且a、b、c、d之和為100％。

本發(fā)明還提供上述Sn_aZn_bBi_cCu_d的無(wú)鉛焊料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)制備Sn-Zn-Bi合金，按Zn?7-9wt％；Bi?1-5wt％；Cu?0.1-3wt％余量為Sn的配比，在保護(hù)氣體氣氛或真空環(huán)境下，將按配比稱取的Zn、Bi、Sn混合，進(jìn)行第一次熔煉得到Sn-Zn-Bi合金；

2)將助焊劑、按照步驟1中所述配比稱取的Cu與Sn-Zn-Bi合金混合，在保護(hù)氣體或真空環(huán)境下進(jìn)行第二次熔煉，冷卻，澆注后獲得無(wú)鉛焊料錠坯。

本發(fā)明所提供的無(wú)鉛焊料具有優(yōu)良的潤(rùn)濕性、抗蠕變性和抗氧化性，如本發(fā)明得到的無(wú)鉛焊料，其潤(rùn)濕角達(dá)到了50°，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)得到的SnZn₉無(wú)鉛焊料的潤(rùn)濕角為120°。其彎折角只有0.002θ/rad，而SnZn₈Bi₃的彎折角可以達(dá)到0.010θ/rad，本發(fā)明提供的無(wú)鉛焊料在氧化試驗(yàn)后的質(zhì)量損失量為0.2100g/mm²，此外本發(fā)明還具有良好的耐腐蝕性能，其中腐蝕速率為0.1950g/mm²。

附圖說(shuō)明

附圖1：對(duì)比例1制備的合金焊料的金相組織圖；

附圖2：實(shí)施例1制備的合金焊料的金相組織圖；

附圖3：實(shí)施例2制備的合金焊料的金相組織圖；

附圖4：實(shí)施例3制備的合金焊料的金相組織圖；

附圖5：實(shí)施例4制備的合金焊料的金相組織圖；

具體實(shí)施方式

無(wú)鉛焊料的組成如下述通式所示：Sn_aZn_bBi_cCu_d；其中，a、b、c、d均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，7wt％≤b≤9wt％，1wt％≤c≤5wt％，0.1wt％≤d≤3wt％，余量為Sn且a、b、c、d之和為100％。

其中無(wú)鉛焊料中的各組份組成可優(yōu)選為Zn為7.5-8.5wt％，Bi為2.5-3.5wt％，Cu為0.5-2wt％，余量為Sn。

本發(fā)明所提供的無(wú)鉛焊料的制備方法，該方法包括：