[發(fā)明專利]一種Zn基高溫無鉛軟釬料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110418143.0
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102554491A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 閆焉服;陳新芳;趙快樂;王喜然;陳艷芳;朱錦洪
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: B23K35/28
• 分類號: B23K35/28;C22C1/03;C22C18/04
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及電子封裝與組裝等釬焊技術(shù)領域，具體涉及一種Zn基高溫無鉛軟釬料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前高溫釬料主要沿用傳統(tǒng)的鉛基釬料和金基釬料。鉛基釬料合金是鉛與錫、金、銀、銻等金屬形成的共晶合金，其熔點在250-360℃。鉛基釬料比較軟，可吸收由于芯片與基板之間的熱膨脹不匹配而引起的應變，但強度較低。若鉛基釬料釬焊接頭經(jīng)受多次熱循環(huán)，就會在釬料晶界處產(chǎn)生應變積累，產(chǎn)生微裂紋，最終引起疲勞破壞，所以鉛基釬料不能用在連接強度要求高的場合。金基釬料主要應用在光電子封裝、高可靠性大功率電子器件氣密性封裝和芯片封裝中。金基釬料通常采用Au-20Sn、Au-30Si和Au-26Ge的共晶體系作釬料，但由于Au-Sn會形成AuSn₄金屬間化合物，該化合物很脆，嚴重影響了金基釬料服役的可靠性，同時金基釬料的成本也太高。歐洲專利EP1705258A2提出了一種含Ag為2％-18wt％、Bi為98-82wt％，并含有0.1-5.0wt％的微量元素Au、Cu、yt、Sb、Zn、Sn、Ni和Ge的Bi-Ag-X合金釬料來替代高鉛釬料，該Bi-Ag-X合金釬料熔點合適，固相線溫度大于262.5℃，但該合金釬料存在脆性大、加工性差、與基體結(jié)合強度弱、固液相區(qū)間較寬以及在Cu和Ni基體上潤濕性差等一系列問題。中國專利CN1221216A提出了一種含Sb為5-15％的Sn-Sb二元合金釬料用來涂覆引線框架，以保證能承受隨后較高溫度的密封工藝，但該Sn-Sb二元合金釬料當Sb含量較低例如小于10％時，Sn-Sb二元合金釬料的熔點相對較低，對于需要承受高溫封裝工藝焊點的可靠性不利，且該合金釬料存在對Cu或Ni基體焊盤溶蝕快的問題。美國專利20040241039提出了一種釬料，含至少5％的Sn，0.5-7％的Cu，0.05-18％的Sb，中國專利CN1954958A也提出了一種釬料，含8-20％的Sb，3-7％的Cu，其余為5％的Sn，雖然這兩項專利申請都提出用SnSbCu的三元合金作為高溫無鉛軟釬料，但該系列合金抗氧化能力較差，在高溫焊接過程中會產(chǎn)生大量的錫渣，且該合金依然存在對Cu或Ni基體焊盤溶蝕快的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種Zn基高溫無鉛軟釬料。

本發(fā)明的目的還在于提供一種Zn基高溫無鉛軟釬料的制備方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種Zn基高溫無鉛軟釬料，由以下重量百分含量的成分組成：2-30％的鋁，1-20％的錫，0.1-8％的銅，0.01-3.0％的鈦，0.1-1.0％的錳和/或0.1-1.0％的鑭鈰稀土，余量的鋅。

Zn基高溫無鉛軟釬料的制備方法為：稱取原料鋁、錫、銅、鈦、錳和/或鑭鈰稀土、鋅，先將原料錳和/或鑭鈰稀土、鈦和銅采用真空熔煉方法制成中間合金，將制得的中間合金與原料鋁、錫、鋅混合，在真空感應爐中熔煉，真空感應爐的真空度不大于10-1Pa，熔煉時間為40-100分鐘，熔煉過程中每隔10-30分鐘攪拌一次，熔煉結(jié)束后冷卻，制得Zn基高溫無鉛軟釬料，該Zn基高溫無鉛軟釬料由以下重量百分含量的成分組成：2-30％的鋁，1-20％的錫，0.1-8％的銅，0.01-3.0％的鈦，0.1-1.0％的錳和/或0.1-1.0％的鑭鈰稀土，余量的鋅。

本發(fā)明提供的Zn基高溫無鉛軟釬料中的錫可以降低釬料合金的熔點，有效改善釬料合金的潤濕性；含有的銅、鈦、錳和/或鑭鈰稀土可以細化釬料合金的組織結(jié)構(gòu)，提高釬料的力學性能，使釬料合金的力學強度明顯提高，改善了焊點的可靠性。本發(fā)明提供的Zn基高溫無鉛軟釬料的熔點在250℃-450℃之間，具有潤濕鋪展性好，抗拉強度高的優(yōu)點，力學性能優(yōu)于相應的高鉛釬料，鋪展性能滿足釬焊使用要求，能夠替代目前廣泛應用的高鉛釬料，滿足高溫電子封裝與組裝等釬焊需要。此外，本發(fā)明提供的Zn基高溫無鉛軟釬料還具有無毒、無污染的優(yōu)點。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

實施例1

本實施例提供的Zn基高溫無鉛軟釬料由以下重量百分含量的成分組成：2％的鋁，1％的錫，6％的銅，1％的鈦，1.0％的錳、0.1％的鑭鈰稀土，余量的鋅。