[發(fā)明專利]一種ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110412451.2
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102672367A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆焉服;趙快樂;陳新芳;朱錦洪;閆紅星;陳晨
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;C22C18/00;C22C1/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子封裝及組裝用釬焊焊料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料及其制備方法。

背景技術(shù)

SnPb釬料具有熔點(diǎn)比較低、價(jià)格低廉、成型美觀及原材料豐富等優(yōu)點(diǎn)，在電子封裝及組裝中應(yīng)用最廣泛，但是Pb有毒，世界各國紛紛立法限制含Pb釬料的使用。歐盟2003年2月13日正式通過ROSH指令和電氣電子設(shè)備廢棄法令(WEEE)，明確規(guī)定逐步限制鉛在電子行業(yè)中的使用，并于2006年1月1日起禁用含鉛釬料。日本貿(mào)易部將從2006年7月1日起從電子設(shè)備中全面排除包括鉛在內(nèi)的六種有害物質(zhì)。中國信息產(chǎn)業(yè)部于2004年2月24日通過了《電子信息產(chǎn)品污染防治管理方法》，已于2005年1月1日起施行包括鉛在內(nèi)的六種有害物質(zhì)被列入重點(diǎn)防治目錄，因此無鉛化已經(jīng)成為電子產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢。

目前，高溫軟釬料主要沿用傳統(tǒng)的鉛基釬料和金基釬料，但鉛基釬料力學(xué)性能不良，在連接強(qiáng)度要求高的地方無法滿足使用要求。金基釬料如Au-20Sn、Au-30Si和Au-26Ge，易形成脆性的AuSn₄金屬間化合物，嚴(yán)重影響其服役的可靠性，且釬料成本極高，因此研究和開發(fā)低成本高強(qiáng)度的無鉛高溫軟釬料產(chǎn)品勢在必行。目前歐洲專利EP1705258提出了一種Bi-Ag-X合金釬料以代替高Pb釬料，其組成如下：Ag的重量百分含量為2-18％、Bi的重量百分含量為98～82％、以及重量百分含量為0.1-5.0％的微量元素Au、Cu、Sb、Zn、Sn、Ni和Ge，該Bi-Ag-X合金釬料的缺點(diǎn)是脆性大、加工性差。中國專利CN1221216提出了一種含Sb5-15％的Sn-Sb釬料，但該釬料中當(dāng)Sb含量較低如小于10％時(shí)，Sn-Sb二元合金釬料的熔點(diǎn)相對較低，高溫可靠性較差，且Cu或Ni基體焊盤存在溶蝕問題。中國專利CN1954958還提出了一種SnSbCu釬料，由8-20％的Sb、3-7％的Cu和5％的Sn組成，該SnSbCu釬料合金抗氧化能力較差，在高溫焊接過程中會(huì)產(chǎn)生大量的錫渣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料。

本發(fā)明的目的還在于提供一種ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料，由以下重量百分含量的成分組成：15～40％的錫，0.5～8％的銅，0.1～1％的鑭釹混合稀土，0.1～3％的鎂和/或0.1～2％的鉍，余量的鋅。

所述的ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料的制備方法為：將原料錫、銅、鑭釹混合稀土、鎂和/或鉍、鋅放入非真空感應(yīng)爐中，然后在常壓下冶煉，采用LiCl和KCl為保護(hù)劑，在850～900℃溫度下保溫冶煉1～2小時(shí)，然后澆鑄，得到ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料，所述ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料由以下重量百分含量的成分組成：15～40％的錫，0.5～8％的銅，0.1～1％的鑭釹混合稀土，0.1～3％的鎂和/或0.1～2％的鉍，余量的鋅。

在本發(fā)明提供的ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料中，錫可以降低釬料的熔點(diǎn)，改善釬料的釬焊工藝性能；鑭釹混合稀土可以細(xì)化釬料的組織結(jié)構(gòu)，改善釬料釬焊工藝性能，提高釬料的合金力學(xué)性能；加入鎂、鉍可以與錫生成MgSn₂和SnBi性能增強(qiáng)相，具有強(qiáng)化釬料合金作用。

本發(fā)明提供的ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料具有無毒、無污染的優(yōu)點(diǎn)，熔點(diǎn)在250℃～450℃之間，潤濕鋪展性好，抗拉強(qiáng)度高，力學(xué)性能良好，可滿足釬焊使用要求，能夠替代目前廣泛應(yīng)用的高鉛釬料或價(jià)格昂貴的Au基釬料，滿足電子封裝和組裝領(lǐng)域的需要。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料由以下重量百分含量的成分組成：30％的錫，5％的銅，0.3％的鑭釹混合稀土，1.6％的鎂，0.1％的鉍，余量的鋅。

本實(shí)施例提供的ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料的制備方法為：用電子天平稱量31.5g鋅、15g錫、2.5g銅、0.8g鎂、0.05g鉍以及0.15g鑭釹混合稀土，然后將稱得的各原料一起放入坩堝中，其中鑭釹混合稀土置于坩堝的最下部，然后在原料上覆蓋由LiCl和KCl組成的保護(hù)劑，LiCl和KCl的重量配比為1∶1，之后將坩堝放入非真空感應(yīng)爐中冶煉，在常壓下，于850～900℃的溫度下保溫冶煉2小時(shí)，在冶煉過程中每隔20分鐘攪拌一次，然后澆鑄，即可得到ZnSn基高溫?zé)o鉛軟釬料。

實(shí)施例2