[發明專利]含Nd、Ga和Te的Sn-Zn無鉛釬料

有效

• 申請號: 201210344413.2
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102862000A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 顧立勇;顧文華;顧建昌
• 申請（專利權）人: 常熟市華銀焊料有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所 32113
• 代理人: 朱偉軍

技術領域

本發明涉及一種含Nd、Ga和Te的Sn-Zn無鉛釬料，屬于金屬材料類及冶金領域的釬焊材料。主要用于電子行業元器件的組裝及封裝，是一種釬焊性能（如潤濕性能）良好、焊點（釬縫）力學性能優良的新型綠色、環保型無鉛釬料。

背景技術

隨著RoHS（The?Restriction?of?the?Use?of?certain?Hazardous?Substance?in?Electrical?and?Electronic?Equipment）指令的生效，錫鉛釬料的替代問題一直是電子行業技術人員研究的熱點。目前具有代表性的無鉛釬料有Sn-Ag-Cu、Sn-Cu和Sn-Cu-Ni等合金系，這種合金系無鉛釬料各有所長，但是與錫鉛釬料相比，在釬料成本和釬料熔點等方面仍有一定的差距。Sn-Zn系釬料具有熔點以及原材料成本均低于Sn-Ag-Cu、Sn-Cu和Sn-Cu-Ni系釬料的長處，特別是Sn-Zn釬料熔點非常接近錫鉛釬料，但是由于Sn-Zn系釬料潤濕性能較差，因此目前還難以應用于工業化生產，仍需研究改進。

近年來國內外在Sn-Zn基礎上開發出了“Sn-Zn-Ga-Ce無鉛釬料”（中國發明專利申請公開號，CN101269446A）、“一種錫鋅基無鉛釬料合金”（中國發明專利申請公開號，CN101585120A）、“一種Sn-Zn系無鉛釬料合金及其制備方法”（中國發明專利申請公開號，CN101058131A）以及“錫鋅基含稀土元素的無鉛釬料合金”（中國發明專利申請公開號，CN1390672A）等多種“多元合金體系”的Sn-Zn釬料，它們與二元Sn-Zn合金相比在某些性能上有所改善，但在綜合性能上還是不如傳統的Sn-Pb釬料，因此，Sn-Zn系釬料仍需進一步改進。為此本申請人作了有益的研究，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗氧化性能強、潤濕性能良好和釬縫力學性能優良而藉以適用于電子行業的諸如波峰焊、再流焊、浸焊和手工焊接并且有助于體現綠色環保而藉以滿足RoHS指令要求的含Nd、Ga和Te的Sn-Zn無鉛釬料。

本發明的目的是這樣來達到的，一種含Nd、Ga和Te的Sn-Zn無鉛釬料，其組成為按質量百分比的6.0?~?10.5%的Zn，0.005?~?0.5%的Nd，0.005~?0.05%?的Ga，0.001~?0.01%的Te，余量為Sn。

在本發明的一個具體的實施例中，所述的Ga與Te的質量比為Ga∶Te=4.8-5.2∶1。

在本發明的另一個具體的實施例中，所述的Ga與Te的質量比為Ga∶Te=5∶1。

本發明提供的技術方案所具的技術效果在于：由于合理控制了Nd、Ga和Te的加入量，因而可使釬料熔點低于或等于Sn-Zn二元合金的熔點；由于加入了Te，因此可顯著地提高Sn-Zn無鉛釬料的抗氧化性能；由于Ga與Te取量合理，因而具有極佳的潤濕性能和鋪展性能；配合市售的RMA（即中等活性的助焊劑）釬劑，釬縫力學性能可達到65MPa～90MPa；由于釬料中不含有RoHS指令限制使用的有害元素，因而能體現綠色環保。

具體實施方式

采用常規方法制備釬料，即使用市售的錫錠、鋅錠、金屬鎵、金屬釹、淺灰色碲錠，各種金屬原料按上述配方即質量百分比配比，冶煉時加入經優化篩選確定的“覆蓋劑”或采用“惰性氣體”保護進行冶煉、澆鑄，可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到絲材(也可加入助焊劑，制成“藥芯焊絲”)。鉛（即Pb）元素作為錫錠、電解銅等原材料中的“雜質元素”，總量（質量百分數）控制在Pb≤0.1?wt.%范圍內，以滿足符合中華人民共和國國家標準GB/T?20422-2006《無鉛釬料》的規定（標準中規定Pb≤?0.1wt.%）。

考慮到金屬鎵熔點低，金屬釹熔點高且極易氧化，根據生產需要也可將金屬鎵、金屬釹預先冶煉成中間合金，以Sn-Ga和Sn-Nd的形式加入，以保證鎵和釹在釬料中成分的準確性。

金屬碲準確地說應該是非金屬元素。它有兩種“同素異形體”。一種為無定形褐色粉末，且不太穩定，不利于保存和生產時準確添加。而另一種為結晶形、具有銀白色金屬光澤的碲較為穩定，其熔點約為449.5℃，沸點約為1390℃，密度約為6.25，在Sn-Zn釬料冶煉時，較容易準確添加。

本發明過程使用的碲均為銀白色金屬光澤的碲。本發明的釬料組織均勻，易于加工成各種形狀，如條狀、棒狀、絲狀、焊球，以適應不同生產條件的需要。

實施例一