[發明專利]一種高抗蠕變特性的無鉛釬料

有效

• 申請號: 201310020545.4
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103056544A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張亮;韓繼光;郭永環;何成文
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本發明涉及一種高抗蠕變特性的無鉛釬料，屬電子封裝釬焊材料領域。該無鉛釬料主要用于微型電子器件高可靠性需求的領域，是一種具有高抗蠕變性能的新型無鉛釬料，?

背景技術

電子元器件的連接主要是靠釬料的互連作用，而釬料的熔點一般在200℃左右，在室溫環境下工作溫度按照絕對溫度計算歸一化溫度已經超過0.6，按照金屬材料蠕變歸一化溫度超過0.5即為高溫蠕變的范圍，因此，釬料在工作過程中容易產生蠕變變形，導致電子器件的失效。因此尋求具有高抗蠕變性能的釬料來滿足微型電子器件高可靠性的需求成為一個重要的研究課題。?

傳統的SnPb釬料以其獨特的優勢被廣泛應用于電子行業，但是由于Pb的毒性，世界各國紛紛出臺相關政策禁止Pb的使用。因此替代傳統SnPb釬料的無鉛釬料成為電子工業的研究熱點。在諸多的無鉛釬料中，SnAgCu釬料以熔化溫度較低、力學性能優良、潤濕性較好等優點而被推薦為替代SnPb的最佳選擇。但是隨著電子工業的發展，電子器件逐漸向高密度微型化方向發展，故而對電子器件的可靠性也要求越來越高，SnAgCu釬料的抗蠕變性能較低根本無法滿足高密度微型器件的發展需求，因此需要研究新型的無鉛釬料，具有高抗蠕變性能，符合微型電子器件高密度高可靠性發展需求。?

為了進一步改善釬料的性能，目前公開的專利主要是在SnAgCu釬料中添加微量合金元素和顆粒的方法。添加的元素和顆粒主要有：Mn、Ti、Co、Ni、Ce、Pr、Nd、Er、P、Ni等。國外比較代表性的專利為：歐洲專利EP1012354BI，選擇在無鉛釬料中添加0.25%In、2.5~10%Al、1~5%Mn以及微量的Zn，可以顯著提高無鉛釬料的抗蠕變性能。但是在實際的應用中，一種無鉛釬料選擇四種添加元素，無疑增加了無鉛釬料的加工成本，可行性較?低。因此該種專利很難在工業中獲得推廣使用。中國比較有代表性的專利為：Sn-(2~5%)Ag-(0.2~1%)Cu-(0.025~1.0%)Ce[中國專利：ZL02123528.7]，該專利通過添加一定量的Ce，提高釬料的抗蠕變特性。但是對于Ce元素添加在1.0%時，已經有研究成果證實有大量的錫須生長，嚴重影響了電子器件的可靠性，因此該發明實施起來困難較大。?

發明內容

本發明提供一種高抗蠕變特性的無鉛釬料，本發明微量的Eu和納米Nb顆粒兩者耦合作用可以顯著提高SnAgCu釬料的抗蠕變特性。是具有高抗蠕變特性，適用于電子行業的波峰焊、再流焊以及其他焊接方法的無鉛釬料，能滿足高密度微型化電子元器件的高可靠性需求。主要解決以下關鍵性問題：優化含納米Nb顆粒和稀土Eu的SnAgCu釬料組分，得到高抗蠕變特性的無鉛釬料。本發明的另一目的是提供此種高抗蠕變特性的無鉛釬料的制備方法。?

本發明是以如下技術方案實現的：一種高抗蠕變特性的無鉛釬料，其成分及質量百分比為：Ag的含量為0.5~4.5%,Cu的含量為0.2~1.5%，Eu的含量為0.01~0.5%，納米Nb的含量為0.01~1%，余量為Sn；所述納米Nb的粒徑為30~50nm。?

本發明可以采用生產釬料的常規冶煉方法得到。本發明優選采用的方法是：使用市售的Sn錠、Sn-Cu中間合金、Sn-Ag中間合金、Sn-Eu中間合金，按照配比要求，將其預先熔化，然后加入納米Nb顆粒，采用中頻爐進行冶煉無鉛釬料，釬料溶化后表面覆蓋草木灰防止釬料氧化，然后澆鑄成棒材，然后通過擠壓、拉拔即得到所需要的釬料絲材。?