[發明專利]含Nd、Ga的低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料

有效

• 申請號: 201210380560.5
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102848100A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 徐佳琛;薛鵬;薛松柏;龍偉民;于新泉
• 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;B23K1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種含Nd、Ga的低銀Sn-Ag-Cu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、Sn-Cu-Ni等合金系，各有所長，但是和錫鉛釬料相比，在釬料成本、釬料熔點方面等仍有一定的差距。Sn-Zn系釬料熔點、原材料成本均低于Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni系釬料，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-Ag-Cu基礎上開發出了“含Pr、Ni、Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”（中國發明專利，?CN101537546）、“?含Nd、Li、As、In的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”（中國發明專利，?CN101579790）、“含Pr、Zr、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”（中國發明專利，CN101579789）以及“含Nd、Ni、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”（中國發明專利，?CN101537547）等多種“多元合金體系”的Sn-Ag-Cu釬料，它們與三元Sn-Ag-Cu合金相比在許多性能上有所改善，但是他們均有一個明顯的“弱點”，即它們的銀含量均在0.5％～4.5％，無論與Sn-Cu、Sn-Cu-Ni以及Sn-Zn釬料相比，還是與傳統的Sn-Pb釬料相比，原材料成本均高出許多。由于白銀是世界性“緊缺性”貴金屬，除了自身價格高以外，其價格波動也很大，因此，研究發明低銀、超低銀的Sn-Ag-Cu無鉛釬料以滿足低成本、高品質制造的需要，是近年來的“熱點課題”。本項發明“含Nd、Ga的低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料”，即是在這種技術背景下完成的。

發明內容

本發明的目的是提供一種銀含量低，潤濕性能優良，釬縫力學性能良好，適用于電子行業波峰焊、再流焊、浸焊、手工焊等焊接方法的Sn-Ag-Cu無鉛釬料。

為達到本發明的目的，本發明的含Nd、Ga的低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料，經過優化后確定的化學成分按質量百分數配比為：0.01~0.5%的Ag，0.02~1.0%的Cu，0.001~0.5%的Nd，0.003~1.5%?的Ga，余量為Sn；其中上述Cu與Ag的添加量質量比滿足Cu：Ag?=?2：1；Ga與Nd的添加量質量比滿足Ga：Nd=?3：1。

采用常規方法制備釬料，即使用市售的錫錠、銀板、電解銅、金屬鎵、金屬釹，各種金屬原料按需要配比，冶煉時加入經優化篩選確定的市售“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。

附圖說明

??圖1：配合市售免清洗助焊劑（即釬劑）在不同試驗溫度條件下，在Ga含量與Nd含量保持Ga：Nd?=?3：1的前提條件下，不同含量的Nd對?Sn0.35Ag0.7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響。

??圖2：配合市售水溶性助焊劑（即中等活性釬劑，RMA釬劑）在不同試驗溫度條件下，在Ga含量與Nd含量保持Ga：Nd?=?3：1的前提條件下，不同含量的Nd對?Sn0.35Ag0.7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響。

圖3：配合市售水溶性助焊劑，不同含量的Nd對Sn3.8Ag0.7Cu無鉛釬料

潤濕時間的影響。

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具體實施方案

與以往研究相比，本發明的創造性在于：