[發(fā)明專利]一種無鉛釬料及其配套用助焊劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811433348.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN109465562A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍建宇;劉東華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類號(hào): B23K35/26
• 分類號(hào): B23K35/26;B23K35/363
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種無鉛釬料，按重量百分比計(jì)：包括Zn2?9%、Bi2?8%、La0.1?0.5%、Ga0.1?0.5%、Nd0?0.08%、Sn為余量，電子封裝用無鉛釬料用助焊劑，按助焊劑的重量百分比計(jì)，包括：成膜劑34?56%、活性劑2?11%、抗氧化劑1?3%、表面活性劑0.2?1.6%、緩蝕劑0.3?1.2%、余量為有機(jī)溶劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子封裝焊接領(lǐng)域，特別涉及一種無鉛釬料及其配套用助焊劑。

背景技術(shù)

電子工業(yè)中電子產(chǎn)品要求無鉛化已經(jīng)上升到法律高度，傳統(tǒng)Sn-Pb釬料被無鉛釬料取代勢(shì)不可擋，Sn-Zn共晶合金熔點(diǎn)（198℃）較低，力學(xué)性能優(yōu)異、成本低廉，被譽(yù)為最有可能替代Sn-Pb釬料的合金體系之一，具有巨大的誘惑力和市場(chǎng)前景，但由于Zn易被氧化形成氧化物，劣化釬料的潤(rùn)濕性能，成為Sn-Zn釬料應(yīng)用的瓶頸。

目前研究主要集中在通過合金化的手段開發(fā)新合金體系來改善Sn-Zn釬料在銅基板上的潤(rùn)濕性，取得了一定成效，但僅靠微合金化的方法對(duì)釬料潤(rùn)濕性能進(jìn)行改善尚不能達(dá)到理想效果，并且某些特殊元素（如Ag、In等）的添加將導(dǎo)致成本的提升以及新的工藝問題。

目前關(guān)于助焊劑研究的報(bào)道尚少，己報(bào)道的助焊劑在釬焊效果以及焊后殘留物的環(huán)保問題上存在欠缺；因此，研制新型高性能、環(huán)保、免清洗且與Sn-Zn系釬料匹配的助焊劑是個(gè)新思路，可能顯著改善Sn-Zn釬料的潤(rùn)濕性能，增加Sn-Zn系釬料在電子制造工業(yè)中的應(yīng)用，加快無鉛化的步伐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)不環(huán)保、難以清洗、潤(rùn)濕性差的缺陷，提供了一種無鉛釬料及配套用助焊劑。

一種無鉛釬料，按重量百分比計(jì)：包括Zn2-9%、Bi2-8%、La0.1-0.5%、Ga0.1-0.5%、Nd0-0.08%、Sn為余量。

電子封裝用無鉛釬料用助焊劑，按助焊劑的重量百分比計(jì)，包括：成膜劑34-56%、活性劑2-11%、抗氧化劑1-3%、表面活性劑0.2-1.6%、緩蝕劑0.3-1.2%、余量為有機(jī)溶劑。

Nd元素是表面活性元素，在釬焊過程中Nd元素會(huì)大量富集在液態(tài)釬料表面發(fā)生正吸附，降低釬料的表面張力，從而改善釬料的潤(rùn)濕性能；另一方面，Nd元素在液態(tài)釬料表面的富集也減少了Zn元素的氧化，進(jìn)一步改善了釬料的潤(rùn)濕性能；由于稀土元素本身化學(xué)性質(zhì)活潑，易發(fā)生氧化，當(dāng)Nd元素含量較高時(shí)，在釬焊過程中大量富集在液態(tài)釬料表面的Nd元素發(fā)生氧化，生成的氧化渣反而增大了液態(tài)釬料的表面張力，不利于釬料的潤(rùn)濕；因此當(dāng)添加過量Nd元素后（>0.08%）時(shí)，釬料的潤(rùn)濕性能呈下降態(tài)勢(shì)。

適量Nd元素的添加可以起到細(xì)化晶粒的作用，使得釬料組織分布更為均勻，從而提高釬料的力學(xué)性能；而添加過量Nd元素后，由于稀土元素的原子半徑較大，對(duì)基體合金的晶格有破壞作用引起合金內(nèi)部缺陷，同時(shí)Sn-Nd相與金屬間化合物均是硬脆相，在外加載荷的作用下易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致焊點(diǎn)的力學(xué)性能下降。

Ga元素與Sn元素應(yīng)具有相似的化學(xué)性質(zhì)，其所形成的化合物也相似；而與以往的研究結(jié)果中稀土相多為GaSn3的存在形式不同，EDX的分析結(jié)果顯示Ga-Nd相中Ga元素和Nd元素沒有特定的原子比，說明Ga-Nd相的存在形式不是唯一的；Ga元素在釬焊過程中會(huì)在釬料表面富集，Ga元素在釬料表面大量聚集生產(chǎn)了Ga-Nd相取代了脆性相Sn-Nd，提高了焊點(diǎn)的力學(xué)性能。