CN101367158A - 二元无铅焊膏 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电子元器件焊接及表面封装的二元无铅焊膏，它是在微米无铅焊膏基础上添加纳米粉末，该焊膏的组成以质量百分计为：微米无铅焊膏90～99.9％，纳米粉末0.1～10％，其中纳米粉末是普通无铅焊料的纳米粉末，或是金属的纳米粉末，或是SiC、SiN、BN、Al2O3的纳米粉末。本发明具有普通无铅焊膏的所有基本性能，并且降低了成本，降低了熔点。与普通锡铅系焊膏相比，本发明不含有毒元素铅，特别适用于微电子工业中的电子封装技术。

Description

二元无铅焊膏
技术领域
本发明涉及一种用于电子元器件焊接及表面封装的无铅焊膏，具体的说是一种二元无铅焊膏。
背景技术
软钎焊是一项十分古老而实用的技术，主要采用锡铅合金为基础的体系，这种锡铅合金共晶温度为183℃，具有良好的物理性能、力学性能和冶金性能所以被广泛用于电子工业中。锡铅共晶焊料合金的使用具有悠久的历史，生产中积累了大量的实际应用经验，同时原料成本低廉，资源广泛。然而铅是一种有毒金属，人体吸收低剂量的铅就会引起铅中毒。伴随着电子废物日益增加，大量废旧电子器件废弃或掩埋处理，电子废物中有毒成份铅逐渐被自然环境中的水溶液腐蚀、溶解、扩散和富集，最终对自然环境中的土壤、天然水体及其动植物生物链造成不可恢复的环境污染。
进入20世纪后期，随着现代工业和科学技术的发展，人们对环境的保护意识越来越强，限制和禁止使用含Pb焊料的呼声日益高涨。20世纪90年代后期各发达国家相继出台了一系列的政策和法规，限制和禁止含Pb产品的使用。开发新型的高性能无铅环保焊膏是电子与信息工业面临的重要课题。
发明内容
本发明的目的是一种用于电子元器件焊接及表面封装的二元无铅焊膏。本发明降低无铅焊料的熔点，从而降低回流温度；在降低熔点的同时，无铅焊料强度增加，成本降低。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种二元无铅焊膏，其特征在于：微米无铅焊膏基础上添加纳米粉末，其中微米无铅焊膏是Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb无铅焊膏中的一种，纳米粉末是普通无铅焊料Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb的纳米粉末中的一种，或是金属Fe、Cu、Bi、Cr、Al的纳米粉末中的一种，或是SiC、SiN、BN、Al2O3的纳米粉末中的一种，纳米粉末尺寸≤100nm，二元无铅焊膏的质量百分组成为：
微米无铅焊膏        90～99.9％，
纳米粉末           0.1～10％。
所述的纳米粉末的尺寸为10～60nm，纳米粉末的含量为0.3～5％。
本发明的原理是：同种合金、金属、碳化物或氮化物的微米粉末熔点高于纳米粉末，利用纳米粉末熔点降低，降低了回流焊温度；添加纳米粉末以后，起到了弥散强化的作用，焊膏性能得到改善。
附图说明
图1本发明焊膏的显微硬度图
图2本发明焊膏的剪切强度图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例的二元无铅焊膏，由共晶微米无铅焊膏Sn-Bi和纳米粉末Sn-Ag-Cu组成，纳米粉末尺寸≤100nm，总重量为25g，其组成以重量分数计为：
微米无铅焊膏    97份
纳米粉末        3份
a.将储存在石蜡液体中的纳米粉末进行分离，选择氯仿为分离溶剂。
b.将分离后的纳米粉末与微米无铅焊膏进行混合均匀。
c.将配好的焊膏进行丝网印刷，然后在180℃进行回流，回流时间为6min，形成良好焊点。
d.如图1所示，二元无铅焊膏所形成焊点的显微硬度高于纯共晶微米无铅焊膏Sn-Bi的显微硬度；如图2所示，二元无铅焊膏所形成焊点的剪切强度均高于普通纯共晶微米无铅焊膏Sn-Bi的剪切性能。
实施例2
本实施例的二元无铅焊膏，由共晶微米无铅焊膏Sn-Bi和纳米粉末Sn-Ag-Cu组成，纳米粉末尺寸≤100nm，总重量为25g，其组成以重量分数计为：
微米无铅焊膏    99份
纳米粉末        1份
将以上混合均匀，然后进行丝网印刷，在180℃进行回流，回流时间为6min，形成良好焊点。性能得到改善，如图1、2所示。
实施例3
本实施例的二元无铅焊膏，由微米无铅焊膏Sn-Bi和纳米粉末Sn-Co-Cu组成，纳米粉末尺寸≤100nm，总重量为25g，其组成以重量分数计为：
微米无铅焊膏    99份
纳米粉末        1份
将以上混合均匀，然后进行丝网印刷，在180℃进行回流，回流时间为6min，形成良好焊点。
实施例4
本实施例的二元无铅焊膏，由微米无铅焊膏Sn-Bi和纳米粉末Sn-Co-Cu组成，纳米粉末尺寸≤100nm，总重量为25g，其组成以重量分数计为：
微米无铅焊膏    98份
纳米粉末        2份
将以上混合均匀，然后进行丝网印刷，在180℃进行回流，回流时间为6min，形成良好焊点。

Claims (3)

1.一种二元无铅焊膏，其特征在于该焊膏的组成以质量百分计为：
微米无铅焊膏      90～99.9％
纳米粉末          0.1～10％
其中微米无铅焊膏是Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb无铅焊膏中的一种，纳米粉末是普通无铅焊料Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb的纳米粉末中的一种，或是金属Fe、Cu、Bi、Cr、Al的纳米粉末中的一种，或是SiC、SiN、BN、Al2O3的纳米粉末中的一种，纳米粉末尺寸≤100nm。
2.根据权利要求1所述的二元无铅焊膏，其特征在于所述的纳米粉末的尺寸为10～60nm。
3.根据权利要求1所述的二元无铅焊膏，其特征在于所述的纳米粉末的含量为0.3～5％。
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