CN101239424A - 低银无铅钎料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属电子钎焊材料技术领域，是对现有技术进行改进，具有涉及一种低银无铅钎料及其制备方法。低银无铅钎料的组分及其重量百分比为：Ag为0.1～0.6％，Cu为0.45～0.79％，Bi为1～5％，P为0.02～0.2％，镧铈混合稀土(RE)为0.02～0.09％，余量为Sn，各成份重量之和为100％。本发明具有可在Ag含量显著降低，节约钎料成本的前提下，获得熔点适中，抗氧化性能好，且具有优良的钎焊工艺性能和综合力学性能。本发明钎料性能可靠，成本较低，具有巨大的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属焊料技术领域，是对现有技术进行改进，具体涉及一种低银无铅钎料及其制备方法。
背景技术
无铅钎料焊料，广泛地应用于电子工业中，线路板的焊接，其不足之处是目前普遍使用的无铅钎料，如Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu合金熔点分别为221℃、217℃，和传统Sn-Pb钎料相比，其熔点升高约40℃，因此必然导致钎焊温度提高，这就对电子元器件、线路板材料的耐温性提出了更高的要求；同时由于钎焊工艺参数窗口窄，现有钎焊设备需要升级或重新购买；此外，由于这些无铅钎料含有较多贵金属银，材料成本偏高。
经过对现有技术的检索发现，专利CN 03126796.3公开了一种无铅焊料，含有重量比为0.8～1.1％的Ag，3～7％的Bi，0.3～0.8％Cu，0.0005～0.0008％的P，0.05～0.1％的RE，其余为Sn。合金元素P在液态焊锡过程中分布在液面上，使得P与Sn、O2等元素作用生成一层含氧酸盐保护膜，阻碍O2对焊料的氧化，提高焊料的抗氧化能力。上述专利将焊料中的P含量限制在极难控制的0.0005～0.0008重量％范围内。即便利用中间合金制备也很难保证焊料对P的含量要求，使该焊料不利于实际应用。此外，该专利的Ag含量虽然较Sn-3.5Ag、Sn-3.0Ag-0.5Cu有所降低，但由于Ag价格很高，使得焊料成本仍然较高。
发明内容
本发明的目的是避免上述现有技术中的不足之处而提供的一种低银无铅钎料及其制备方法，该低银无铅钎料不但具备良好的钎焊工艺性能和综合力学性能，而且钎料成本较低，利于实用化和产业化。
本发明的目的可通过下列的措施来实现：
低银无铅钎料的组分及其重量百分比为：Ag为0.1～0.6％，Cu为0.45～0.79％，Bi为1～5％，P为0.02～0.2％，镧铈混合稀土(RE)为0.02～0.09％，余量为Sn，各成份重量之和为100％。与目前普遍采用的Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料相比，钎料中Ag含量显著降低，原材料成本得到有效控制，且降低了Ag钎料存在的电迁移风险，但导致钎料熔点升高、抗氧化性能变差、抗拉性能下降等。本发明在低银钎料中添加合金元素Bi，主要起到降低钎料熔点，改善钎料润湿性能，提高抗拉强度的作用，但Bi的添加对钎料延伸率有所下降，故Bi的添加量不宜过高也不能太低，优选为1～5％。钎料中添加P可形成致密的氧化膜，有效阻止合金的氧化，提高钎料的抗氧化性，改善润湿性，尤其是在稀土元素的同时作用下，可促进P在钎料表面形成氧化膜，阻碍钎料合金直接与空气接触，但P含量过多，会降低合金的可焊性，P含量优选为0.02～0.2％。钎料中添加镧铈混合稀土(RE)可细化晶粒，实现凝固组织的均匀化，从而提高钎料合金的抗拉性能及其它力学性能，但加入量过大，造成夹杂增多，晶粒长大，疏松组织，使焊缝的韧性下降，RE含量优选为0.02～0.09％。
本发明的制备方法。第一步，制备出Sn-Cu(30～40％)中间合金、Sn-P(10～15％)中间合金、Sn-RE(10～15％)中间合金；第二步，按合金配比在感应熔炼炉中熔化Sn、Ag，第三步，将已制成的Sn-Cu(30～40％)、Sn-P(10～15％)和Sn-RE(10～15％)中间合金按合金配比加入到熔炼炉中；第四步，按合金配比将合金元素Bi加入熔炼炉中；第五步，制备出所需钎料合金。
本发明相比现有技术具有如下优点：本发明可在Ag含量显著降低，节约钎料成本的前提下，获得熔点适中，抗氧化性能好，且具有优良的钎焊工艺性能和综合力学性能。本发明钎料性能可靠，成本较低，具有巨大的市场应用前景。
具体实施方式
实施例1：Sn94.34％、Ag0.3％、Cu0.7％、Bi4.5％、P0.08％、RE0.08％。
实施例2：Sn95.51％、Ag0.1％、Cu0.75％、Bi3.5％、P0.08％、RE0.06％。
实施例3：Sn94.92％、Ag0.2％、Cu0.7％、Bi4％、P0.1％、RE0.08％。
实施例4：Sn94.68％、Ag0.4％、Cu0.75％、Bi4％、P0.1％、RE0.07％。
实施例5：Sn95.18％、Ag0.5％、Cu0.68％、Bi3.5％、P0.08％、RE0.06％。
实施例6：Sn95.05％、Ag0.6％、Cu0.7％、Bi3.5％、P0.08％、RE0.07％。
比较例1：Sn96.5％、Ag3.0％、Cu0.5％。
比较例2：Sn99％、Ag0.3％、Cu0.7％。
表1为本发明实施例1与现有技术比较例1、比较例2的试验比较数据。
表1本发明实施例1与现有技术比较例1、比较例2的试验对比
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | ||
| 合金成分(wt.％) | Sn | 94.34 | 96.5 | 99 |
| Ag | 0.3 | 3.0 | 0.3 | |
| Cu | 0.7 | 0.5 | 0.7 | |
| Bi | 4.5 | - | - | |
| P | 0.08 | - | - | |
| RE | 0.08 | - | - | |
| 熔点(℃) | 211～218 | 217 | 217～225 | |
| 抗拉强度(MPa)，加工态 | 44 | 45 | 40 | |
| 焊点外观 | 焊点均匀，亮度好 | 亮度较好 | 焊点均匀，亮度稍差 | |
Claims (2)
1、一种低银无铅钎料，其特征在于该低银无铅钎料所含成份的重量百分比(％)为：
Ag：0.1-0.6
Cu：0.45-0.79
Bi：1-5
P：0.02-0.2
RE：0.02-0.09
余量为Su，各成分重量之和为100％
2、根据权利要求1所述的一种低银无铅钎料，其特征在于：
该低银无铅钎料的制备方法采用以下步骤：
第一步，制备出Sn-Cu(30～40％)中间合金、Sn-P(10～15％)中间合金、Sn-RE(10～15％)中间合金；
第二步，按合金配比在感应熔炼炉中熔化Sn、Ag；
第三步，将已制成的Sn-Cu(30～40％)、Sn-P(10～15％)和Sn-RE(10～15％)中间合金按合金配比加入到熔炼炉中；
第四步，按合金配比将合金元素Bi加入熔炼炉中；
第五步，制备出所需钎料合金。
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| CNA2008100266349A CN101239424A (zh) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 低银无铅钎料及其制备方法 |
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| CNA2008100266349A Pending CN101239424A (zh) | 2008-03-05 | 2008-03-05 | 低银无铅钎料及其制备方法 |
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| CN (1) | CN101239424A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN101381826B (zh) * | 2008-09-26 | 2012-11-07 | 南昌大学 | 一种Sn-Cu基无铅钎料合金及制备方法 |
| CN104942461A (zh) * | 2015-04-14 | 2015-09-30 | 中山市智牛电子有限公司 | 一种锡膏制备方法 |
| CN106808110A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 千住金属工业株式会社 | 软钎料合金 |
| CN114559179A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-05-31 | 昆明理工大学 | 一种Sn-Ag-Cu低熔点无铅钎料及其制备方法 |
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2008
- 2008-03-05 CN CNA2008100266349A patent/CN101239424A/zh active Pending
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