[發明專利]含Nd、Ni、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料

有效

• 申請號: 200910030959.9
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101537547A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 薛松柏;張亮;顧立勇;顧文華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 唐小紅

一、技術領域

一種含Nd、Ni、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料，主要用于微電子封裝以及表面組裝領域，是一種具有優良可焊性、抗蠕變能力以及良好的力學性能的新型無鉛釬料，屬于金屬材料類及冶金領域的釬焊材料。?

二、背景技術

隨著WEEE(Waste?Electrical?and?Electronic?Equipment)和RoHS(Restriction?of?Hazardous?Substances)兩項指令的頒布，傳統的含鉛釬料已經不能滿足于電子行業的應用，因此SnPb釬料的替代問題成為諸多研究人員關注的焦點。近年來，無鉛釬料的研發已取得了一定的成就，已開發出的無鉛釬料主要有二元系(Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi)系和三元系(Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi等)系?？赏茝V的無鉛釬料必須滿足以下條件：a、無毒性，成本應相對低廉，不會對環境和人體健康產生不良影響。b、良好的潤濕性能。c、良好的力學性能(如強度、塑性、抗疲勞性能等)、電學性能和熱學性能。d、和現有的助焊劑能相匹配。e、良好的加工性能好。f、能與現行的波峰焊、紅外再流焊、氣相再流焊等設備相兼容。g、在釬焊和服役過程中和母材間可形成適量的金屬間化合物，且在熱力學和動力學方面均能適配。鑒于以上要求綜合考慮，目前電子行業應用最廣泛的無鉛釬料主要有用于波峰焊的Sn-Cu系二元合金釬料以及用于再流焊的Sn-Ag-Cu系三元合金釬料，Sn-Ag-Cu系合金釬料由于綜合性能較好，是到目前為止被電子行業廣泛認為最具有潛力替代傳統的Sn-Pb釬料的無鉛釬料。?

SnAgCu釬料因其潤濕性較好、接頭的可靠性較高、抗熱疲勞等優點被推薦為Sn-Pb釬料的最具潛力替代品。由于共晶點尚未精確確定，各國推薦使用的Sn-Ag-Cu釬料成分尚未統一，日本推薦Sn-3.0Ag-0.5Cu，歐盟推薦Sn-3.8Ag-0.7Cu，而美國則傾向于Sn-3.9Ag-0.6Cu。以上已報道的成分只有Sn-4.0Ag-0.5Cu是公開發表的，使用中不存在專利的問題，其它成分的合金在使用中都涉及相關專利成分問題。?

向Sn-Ag-Cu系合金中加入其它微量元素，Sn-Ag-Cu系釬料的潤濕性能、力學性能以及抗蠕變能力仍有很大的改良空間，國外已公開的專利主要是通過加入Bi、Ni、In、Ge、P元素來優化Sn-Ag-Cu系合金釬料的某些方面的性能，代表性的有Sn-(2.8-4.2wt％)Ag-(0.3-0.8wt％)Cu-(0.0001-0.01wt％)Ge-(0.0001-0.01wt％)In[美國專利US7250135B2]；含銀量較低的Sn-(0.3-0.4wt％)Ag-(0.6-0.7wt％)Cu-(0.01-1.0wt％)P[美國專利US7335269B2]；中國的Sn-(2-5wt％)Ag-(0.2-1wt％)Cu-(0.025-1.0wt％)Er[中國專利，公開號為CN?1621194A]；Sn(94.7～98wt％)-(1～3.5wt％)Ag-(0.5～1.5wt％)Cu-(0.001-0.1wt％)La或Ce等[中國專利，ZL?02129643.X]。?

研究發現，加入Bi雖然可以一定程度上降低釬料的熔點、改善潤濕性，但對釬料的綜合性能影響不大，且Bi的加入容易生成低熔共晶，在晶界聚集，降低釬料的力學性能；In的價格昂貴，應用受到成本價格的制約。Ge、P的加入對釬料合金的綜合性能的提高非常有限，微量稀土La或Ce的加入可以改善釬料的潤濕性能，還可以大幅度提高釬料合金的抗蠕變性能以及力學性能，能夠明顯提高Sn-Ag-Cu系釬料合金的綜合性能，但是仍有不足之處，需要研發新的合金系統，以滿足電子行業表面組裝及封裝技術飛速發展的需要。?

三、發明內容

本項發明的目的是提供一種釬焊性能(主要是潤濕性能)、力學性能以及抗蠕變性能良好，適用于電子行業的波峰焊、再流焊以及其它焊接方法的無鉛釬料。?

一種含Nd、Ni、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料，按質量百分數配比包含3.5％～4.5％的Ag，0.2％～1.5％的Cu，0.025％～0.1％的Ni，0.015％～0.1％的Co，其特征在于：還包括0.16％～0.5％的Nd，0.05％～0.1％的Pb，余量為Sn。?