[發(fā)明專利]一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110182078.6
• 申請日: 2011-06-30
• 公開（公告）號: CN102248319A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何鵬;林鐵松;楊敏旋;王曉蓉;余丁坤;舒俊勝
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);杭州華光焊接新材料股份有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無鉛釬料。

背景技術(shù)

在電子封裝過程中，由于Sn-Pb共晶釬料中Pb及其化合物的毒性使得開發(fā)無鉛釬料成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。Sn-3.5Ag-0.7Cu釬料作為Sn-Pb共晶釬料替代品應(yīng)用較為廣泛，但其存在抗氧化能力差，且由于Ag含量較高而使釬料成本較高。因此使Sn-Ag-Cu釬料不降低釬料性能的同時，減少Ag含量降低釬料成本、提高釬料抗氧化性，將使Sn-Ag-Cu系無鉛釬料獲得更為廣泛的應(yīng)用，因此成為釬料生產(chǎn)廠家及相關(guān)研究人員的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有Sn-3.5Ag-0.7Cu釬料抗氧化性差，由于銀含量高而導(dǎo)致釬料成本高的問題，提供了一種低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料。

本發(fā)明低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2.0％～2.5％的Ag、0.6％～0.8％的Cu、0.1％～0.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.1％～0.3％的In、0.08％～0.12％的P、0.012％的Y和余量的Sn制成。

本發(fā)明的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕角為10°～15°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為62～74MPa，低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在空氣中相同暴露面積下，于260℃保持180min后，表面氧化膜生成量較Sn-3.5Ag-0.7Cu減少了15％～25％。本發(fā)明的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料與現(xiàn)有的Sn-3.5Ag-0.7Cu釬料相比，相同條件下，潤濕角降低了4°～6°，抗氧化性提高了15％～25％，剪切強(qiáng)度提高了10％～20％，釬焊中能夠得到可靠性較高的接頭。

本發(fā)明中以Cu-Mn中間合金形式添加的Mn元素，可以降低釬料熔點(diǎn)、改善釬料潤濕性能及塑性，因Mn具有二次脫氧的作用而提高了釬料抗氧化性能。Mn、P元素的加入可提高無鉛釬料的抗氧化性；In元素的加入可降低無鉛釬料的熔點(diǎn)，增加溶化后釬料的潤濕能力；Ni元素的加入有助于提高釬料合金的力學(xué)性能；Y元素的加入則可細(xì)化釬料晶粒提高接頭韌性。本發(fā)明因降低釬料中的銀含量而降低了釬料的生產(chǎn)成本。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2.0％～2.5％的Ag、0.6％～0.8％的Cu、0.1％～0.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.1％～0.3％的In、0.08％～0.12％的P、0.012％的Y和余量的Sn制成。

本實施方式中Mn元素是以Cu-Mn合金的形式加入，Y元素是以稀土銅合金的形式加入，Cu-Mn合金和稀土銅合金中的Cu的質(zhì)量要計算在低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料中的Cu元素之內(nèi)。

本實施方式低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料的制備方法如下：一、按質(zhì)量比KCl∶LiCl＝1.4∶1稱取KCl和LiCl，混合均勻后制得保護(hù)熔鹽；二、先將Ag、Cu、Sn和步驟一制得的保護(hù)熔鹽放入到氧化鋁坩堝中加熱熔化，然后依次將In、P、Ni、Cu-Mn合金和含釔的銅合金加入氧化鋁坩堝，加熱到700℃左右，待全部溶化后保溫2小時，且保溫期間每隔10min用石英棒攪拌一次；三、將氧化鋁坩堝中熔煉好的合金進(jìn)行預(yù)冷、澆鑄，即得到低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料；所述低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2.0％～2.5％的Ag、0.6％～0.8％的Cu、0.1％～0.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.1％～0.3％的In、0.08％～0.12％的P、0.012％的Y和余量的Sn制成。

本實施方式的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在Cu基板上的潤濕角為10°～15°，所得BGA焊點(diǎn)抗剪強(qiáng)度為62～74MPa，低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料在空氣中相同暴露面積下，于260℃保持180min后，表面氧化膜生成量較Sn-3.5Ag-0.7Cu減少了15％～25％。本實施方式的低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料與現(xiàn)有的Sn-3.5Ag-0.7Cu釬料相比，相同條件下，潤濕角降低了4°～6°，抗氧化性提高了15％～25％，剪切強(qiáng)度提高了10％～20％，釬焊中能夠得到可靠性較高的接頭。本實施方式降低了釬料中的銀含量，從而降低了釬料的生產(chǎn)成本。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：低銀Sn-Ag-Cu系無鉛釬料按質(zhì)量百分比由2.5％的Ag、0.7％的Cu、0.1％的Mn、0.08％的Ni、0.2％的In、0.08％的P、0.012％的Y和余量的Sn制成。