[發明專利]含Ga和Nd的Sn-Cu-Ni無鉛釬料

有效

• 申請號: 201811097247.4
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109048114B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 薛鵬;鄒陽;王克鴻;裴夤崟;孫華為
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種含Ga和Nd的Sn?Cu?Ni無鉛釬料，屬于金屬材料類的釬焊材料領域。所述的Sn?Cu?Ni無鉛釬料按質量百分數計包括0.45～1.1％的Cu，0.05～0.5％的Ni，0.003～0.008％的As，0.014～0.020％的Sb，0.4～0.6％的Ga，0.04～0.06％的Nd，余量為Sn，其中Ga與Nd的質量比滿足Ga︰Nd＝10︰1。本發明的釬料具有良好的潤濕性能，能有效地抑制釬焊接頭錫須的生長，大大地提高了釬焊接頭的可靠性，可用于電子行業元器件的波峰焊以及再流焊。

技術領域

本發明涉及一種含Ga和Nd的Sn-Cu-Ni無鉛釬料，屬于金屬材料類及冶金領域的釬焊材料技術領域。

背景技術

傳統的Sn-Pb釬料由于具有良好的潤濕性、成本低、熔點低等優點被廣泛應用于電子組裝及封裝領域，卻因Pb元素對環境以及人體有害，在歐盟頒布的WEEE指令和RoHS指令以及中國政府的“39號部令”的嚴格限制下，在許多電子產品上不得不使用無鉛釬料。現今研究的Sn基無鉛釬料主要有Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn、Sn-Cu、Sn-Bi等。Sn-Cu合金系釬料因其成本低廉、良好的抗熱疲勞性能而被廣泛使用，尤其在波峰焊情況下，其共晶熔點達到227℃，但其潤濕性、力學性能不如其他無鉛釬料。有研究者在Sn-Cu釬料中添加金屬Ni元素，發現Sn-Cu-Ni復合釬料性能比Sn-Cu釬料優越，為了進一步提高Sn-Cu-Ni釬料的綜合性能，研究者在其中添加稀土元素。

目前Sn-Cu、Sn-Cu-Ni系釬料由于具有較好的綜合性能，價格適中，具有良好的應用前景，在波峰焊上已經開始應用。經過檢索，在我國知識產權局申請的Sn-Cu、Sn-Cu-Ni系釬料無鉛釬料發明專利已經達到280余件。但是，在使用過程中發現，隨著時間的延長，添加稀土元素的Sn-Cu-Ni釬料的釬縫界面金屬間化合物的厚度有逐步增長、增厚的趨勢，特別是釬焊接頭隨著時間的推移，容易萌生可造成電子元器件短路的錫須，會大大降低釬焊接頭的“可靠性”。因此，添加稀土元素的Sn-Cu-Ni釬料存在的這些問題，急需研究、改進，開發出新的高可靠性Sn-Cu-Ni系釬料，以滿足用戶的需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有良好的潤濕性能，能有效地抑制釬縫界面金屬間化合物厚度的增長并能有效地抑制釬焊接頭錫須的生長，因而能夠大大地提高釬焊接頭的“可靠性”、并適用于電子行業波峰焊、兼顧用于再流焊等焊接方法的含Ga和Nd的Sn-Cu-Ni無鉛釬料。

為達到本發明的目的，本發明的技術方案如下：

含Ga和Nd的Sn-Cu-Ni無鉛釬料，按質量百分數計包括：0.45～1.1％的Cu，0.05～0.5％的Ni，0.003～0.008％的As，0.014～0.020％的Sb，0.4～0.6％的Ga，0.04～0.06％的Nd，余量為Sn。其中Ga與Nd的質量比為10︰1。

本發明的含Ga和Nd的Sn-Cu-Ni無鉛釬料采用常規方法制備，即使用市售的錫錠、陰極銅、鎳板、銻錠、塊狀砷、金屬鎵、金屬釹，各種元素原材料按需要配比，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“條狀釬料”或棒材。通過擠壓、拉拔，即得到絲材(也可加入助焊劑，制成“藥芯焊絲”)。Pb元素作為錫錠、陰極銅等原材料中的“雜質元素”，總量控制在Pb≤0.07wt.％范圍內，以滿足符合中華人民共和國國家標準GB/T 20422-2018《無鉛釬料》的規定(標準中規定Pb≤0.07wt.％)。

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

本發明的釬料釬焊性能(如潤濕性能)良好、焊點(釬縫)力學性能優良、能有效地抑制釬焊接頭錫須的生長，綠色環保，組織均勻，易于加工成各種形狀，如條狀、棒狀、絲狀等，以適應不同生產條件的需要，適用于電子行業元器件的組裝及封裝。

附圖說明