[發(fā)明專利]一種電子封裝軟釬焊用系列低銀無鉛釬料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310152250.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN103243234A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃家強(qiáng);肖德成;劉家黨;景龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市同方電子新材料有限公司;深圳市同方新源科技有限公司
• 主分類號(hào): C22C13/00
• 分類號(hào): C22C13/00;C22C1/03;B23K35/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及電子電氣產(chǎn)品的電子封裝軟釬焊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子封裝軟釬焊用系列低銀無鉛釬料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，由于鉛及化合物給人類生態(tài)環(huán)境帶來的污染與危害日益嚴(yán)重以及人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，全球范圍內(nèi)禁止使用Pb的呼聲日漸高漲，電子封裝無鉛化理念已經(jīng)深入全球各國并掀起了一片無鉛釬料的研究熱潮。

目前，有關(guān)無鉛釬料的研究工作得到快速發(fā)展，Sn-Ag-Cu無鉛釬料憑借可焊性好、可靠性高和優(yōu)異的力學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)而被公認(rèn)為有鉛釬料最理想的替代者，其主流型號(hào)有美國NEMI推薦的Sn-3.9Ag-0.6Cu（SAC396）、歐盟IDEALS推薦的Sn-3.8Ag-0.7Cu（SAC387）和日本JEIDA推薦的Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）無鉛釬料。然而在上述幾種主流的合金中，Ag的含量都不小于3.0%。總所周知，Ag是一種貴金屬，存儲(chǔ)量少，價(jià)格貴，近幾年持續(xù)走高的國際市場Ag價(jià)格大大提高了Sn-Ag-Cu無鉛釬料的原料成本，原料成本的上升也導(dǎo)致了相應(yīng)電子產(chǎn)品成本的提高。此外，上述幾種高Ag含量的Sn-Ag-Cu無鉛釬料在高溫釬焊過后的凝固過程中容易產(chǎn)生大量的硬而脆的板條狀A(yù)g₃Sn金屬間化合物，在機(jī)械應(yīng)力的作用下，這些Ag₃Sn脆性相往往成為裂紋源，從而導(dǎo)致釬料的耐跌落沖擊性能顯著下降。

因此，為了降低生產(chǎn)成本，并且減少釬料中板條狀A(yù)g₃Sn金屬間化合物的含量，提高焊點(diǎn)的可靠性和電子產(chǎn)品的市場競爭力，國內(nèi)外掀起了對(duì)低Ag含量的無鉛釬料的研究熱潮，目前已取得一定的研究和應(yīng)用成果，具有代表性的低銀產(chǎn)品有Sn-0.3Ag-0.7Cu、Sn-0.5Ag-0.7Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu。然而，低銀釬料雖然減少了Ag的使用，降低了生產(chǎn)成本，并減少了釬料內(nèi)部的Ag₃Sn金屬間化合物，但同時(shí)也帶來了熔點(diǎn)高、流動(dòng)性、潤濕性和力學(xué)性能變差等問題，使其無法滿足一些高端電子產(chǎn)品的高可靠性要求，特別是在近幾年電子產(chǎn)品朝著微型化、輕量化和多功能化的方向發(fā)展過程中，焊點(diǎn)尺寸越來越微小，服役條件越來越苛刻，因此，低銀無鉛釬料的潤濕性弱以及其焊點(diǎn)力學(xué)強(qiáng)度差等問題日益突出。

目前已有大量關(guān)于改善低銀無鉛釬料潤濕性和力學(xué)性能的研究，但全面分析和研究當(dāng)今國內(nèi)外所出現(xiàn)的低銀Sn-Ag-Cu系釬料的專利后發(fā)現(xiàn)，能夠全面改善低銀Sn-Ag-Cu系釬料綜合性能的釬料專利尚很少，所公開的專利中力學(xué)行能、物理性能與工藝性能往往顧此失彼。例如，中國專利CN1201896C公開的一種無鉛焊料：Sn-(0.8~1.1)Ag?-(0.3~0.8)Cu-(3~7)Bi-(0.0005~0.0008)P-(0.05~0.1)Re，通過添加P和Re顯著提高了抗氧化性，同時(shí)添加Bi降低釬料熔點(diǎn)，然而含量大于3%時(shí)Bi會(huì)超過其在釬料內(nèi)的固溶度而析出，使焊點(diǎn)變脆，降低焊點(diǎn)可靠性，另外Bi元素往往會(huì)造成焊點(diǎn)剝離的缺陷；又如中國專利CN102248318B公開的一種低銀抗氧化Sn-Ag系無鉛釬料：Sn-(2~2.5)Ag-(0.1~1.2)Mn-(0.08~0.12)Ni-(0.4~0.6)In-(0.08~0.12)P-(0.01~0.4)Y，該釬料添加了具有二次脫氧作用的Mn元素從而提高了釬料的抗氧化性能，然而添加的Ag含量仍然過高，由此帶來了較高的生產(chǎn)成本；再如目前市場上應(yīng)用廣泛的Sn-0.3Ag-0.7Cu釬料，雖然僅使用0.3%的Ag，使釬料的成本大為降低，但由于熔點(diǎn)的升高使得其潤濕性大大減弱，并且在高溫釬焊過程中溶Cu速率也較快。綜上所述，目前公開的低銀無鉛釬料任然存在著不少問題：銀含量較高，使用Bi且含量較高容易產(chǎn)生成分偏析和焊點(diǎn)剝離，溶Cu速率較快，以及由于銀含量降低帶來潤濕性和力學(xué)性能變差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的低銀無鉛釬料中銀含量較高、潤濕性能和力學(xué)性能都比較差的技術(shù)問題，提供一種電子封裝軟釬焊用系列低銀無鉛釬料及其制備方法，從而減低含銀釬料的生產(chǎn)成本，改善釬料的潤濕性能和力學(xué)性能，并進(jìn)一步降低釬料對(duì)Cu的溶蝕。

一種電子封裝軟釬焊用系列低銀無鉛釬料，其以占該低銀無鉛釬料的質(zhì)量百分比計(jì)，包括如下組分：0.01%~1.0%的Ag、0.01%~1.0%的Cu、0.001%~0.1%的Si、0.001%~0.5%的Pr、0.002%~0.2%的Ge，余量為Sn。

進(jìn)一步優(yōu)化的：Ag占該低銀無鉛釬料的質(zhì)量百分比為0.01%~0.09%。