[發明專利]一種用于釬焊鋁及其合金的軟釬料合金

在審

• 申請號: 201610168468.0
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105665956A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 徐宏達;馬鑫;任曉敏
• 申請（專利權）人: 徐宏達;深圳市漢爾信電子科技有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11466
• 代理人: 張璐;林潮

技術領域

本發明涉及一種釬焊技術領域，特別涉及一種用于釬焊鋁及其合金的軟 釬料合金。

背景技術

以下對本發明的相關技術背景進行說明，但這些說明并不一定構成本發 明的現有技術。

與銅相比，鋁及其合金的熱導率和電導率接近，其密度卻僅為銅的1/3、 材料成本也只有銅的20％-30％，因其以上優點，出于減輕重量，提高效率， 增強機動性和降低能耗等原因，在現代航天、航空、軍事和汽車等工業生產 領域中都竭盡可能使用鋁及其合金替代銅。鋁及其合金能否在更廣泛的領域 (如通信、家電、消費電子產品等)替代銅，關鍵技術在于能否如銅軟釬焊 一樣在較低焊接溫度即可實現批量、穩定和高可靠的釬焊連接焊點。

與銅的軟釬焊相比，鋁及其合金軟釬焊技術主要存在以下2個技術難點 需要解決：

1.鋁及其合金表面氧化膜致密難于去除

與銅一樣，若要實現鋁及其合金的潤濕和焊接，必須首先去除其表面氧 化膜。與銅氧化膜(Cu₂O和CuO)相比，鋁及其合金表面氧化膜(Al₂O₃) 極為致密，這層氧化膜不但能在一般大氣環境穩定存在，也可以在pH值為 4-8.5之間的環境穩定存在。對于電子行業常用的軟釬劑，一般都為共價鍵的 弱酸，無法去除鋁其合金表面的氧化物，而如果使用由重金屬的氟硼酸鹽(如 氟硼酸鋅、氟硼酸銨)和胺類有機載體等組成的活性更強的釬劑，不但對鋁 硅、鋁鎂等難焊鋁合金潤濕和焊接效果不佳，而且焊后釬劑殘留物腐蝕性強 且極易吸水，因此，必須增加清洗工藝，這無疑將增加焊接工藝成本。

2.鋁及其合金軟釬焊接頭抗電化學腐蝕性能差

純鋁的熔點為660.4℃，使用鋁基釬料(如鋁-硅和鋁-銅等)雖然不存在 焊接接頭抗電化學腐蝕性差的問題，但鋁基釬料的熔化和焊接溫度過高，無 法實現鋁及其合金低溫連接，不適用于大部分電子產品。而若想實現鋁及其 合金低溫軟釬焊，必須選用非鋁基釬料(如常用的錫-鋅，鋅-鋁等釬料)，但 由于鋁本身電極電位明顯低于其他常見金屬，這些釬料的主體組成成分(如 錫、鋅等)與鋁母材合金化后將在焊點結合界面構成電偶，在電解質溶液或 潮濕空氣中，焊接接頭位置將因發生電化學反應而在短期內迅速腐蝕開裂失 效，導致鋁及其合金軟釬焊接頭的長期可靠性差。

發明內容

本發明的目的在于提出一種鋁及其合金的釬焊方法，不僅能夠快速去除 率及其合金表面的氧化膜，還能避免鋁及其合金與釬料中的錫形成電偶，提 高焊接接頭抗電化學腐蝕性能。

根據本發明的用于釬焊鋁及其合金的軟釬料合金，由以下元素組成： 金屬錫、銀和/或銅、鎵和/或鍺。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金中銀和/或銅的含量為1％～15％， 鎵和/或鍺的含量為0.001％～8％，余量為錫。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金進一步包含0.1％～60％的銦。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金進一步包含0.1％～60％的鉍。

優選地，所述軟釬料合金中鎵和鍺的總含量與鉍的含量的比值為： 1:20～25。

優選地，所述軟釬料合金進一步包含銻。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金中銻的含量為0.1％～10％。

優選地，所述軟釬料合金進一步包含鎳和/或鈷。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金中鎳和/或鈷的含量為0.01％～1％， 余量為錫。

優選地，以重量計，所述軟釬料合金中，銀和鋁的總含量、銻的含量、 鎳和鈷的總含量之間的比值為：10～60:1～25:1。

根據本發明的用于釬焊鋁及其合金的軟釬料合金，通過在金屬錫中添 加金屬銀和/或銅，不但可以實現低溫軟釬焊，而且可以在釬料與鋁及其 合金結合界面形成連續金屬間化合物層，避免錫與鋁電偶形成，從而徹底 解決含有金屬錫的軟釬料焊接鋁及其合金的焊點抗電化學腐蝕性差的問 題。

附圖說明

通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本發明的特征和優點將 變得更加容易理解，在附圖中：

圖1是采用現有技術中的軟釬料合金釬焊鋁合金1060的焊點結合面的掃 描電鏡示意圖；

圖2是采用本發明優選實施例的軟釬料合金釬焊鋁合金1060的焊點結合 面的掃描電鏡示意圖。