CN101474728A - 无铅软钎焊料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铅软钎焊料。所述焊料具有三种基本组成形式，即以锡Sn为基底，按重量百分比计，还包含0.1％～3.0％的铜Cu和0.01％～0.5％的金Au，或者还包含0.1％～3.0％的铜Cu和0.01％～0.5％的铂Pt，再或者还包含0.1％～3.0％的铜Cu和总份量为0.01％～0.5％金Au、铂Pt。在所述焊料中还可进一步加入按重量百分比计含量不高于4％的银Ag和/或In铟。所述的无铅软钎焊料抗氧化性能好，有效避免了二次焊接时的堵孔现象；且制造方法简单，易于在工业上实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种无铅软钎焊料。
背景技术
目前电子行业中常用的软钎焊料是锡铅合金，由于锡铅合金具有良好的润湿性和导电性，焊接性能很好且成本低，因此得到广泛应用。但铅及其化合物对环境污染很大，会危害人类及生物体健康。从本世纪初，世界各国对环保的要求日益严格。在电子焊接领域，很多发达国家特别是美国和日本，早已开始无铅焊料方面的研究。很多国际企业在常见的消费性产品生产时也都采用无铅焊料焊接，如MinDisc的个人计算机、笔记本电脑、手机、电视、录放机等的主机板。可见无铅焊料的市场潜力巨大，随着社会的不断进步，必然取代有铅焊料成为焊料的主流。但，无铅焊料在焊接性能方面仍有待改进，很多具有先进技术的著名国际公司所使用的无铅焊料仍有不同程度的缺点，如三菱使用的SnAgBiIn和SnCu焊料合金，东芝使用的SnAgCu焊料合金，日立使用的SnAgCu和SnAgBi焊料合金，NEC使用的SnZn、SnCu、SnZnBi与SnAgCu等。这些焊料合金中都存在线路板热风整平上锡后，当二次焊接时易出现堵孔及氧化现象。
发明内容
本发明的主旨在于提供一种抗氧化能力强、不易堵孔、性能良好的无铅软钎焊料。
所述的无铅软钎焊料：以锡Sn为基底，进而加入以下按重量百分比计的成份：铜Cu 0.1％～3.0％、金Au 0.01％～0.5％；
或者，所述的无铅软钎焊料：以锡Sn为基底，进而加入以下按重量百分比计的成份：铜Cu 0.1％～3.0％、铂Pt 0.01％～0.5％；
或者，所述的无铅软钎焊料：以锡Sn为基底，进而加入以下按重量百分比计的成份：铜Cu 0.1％～3.0％、金Au和铂Pt总份量为0.01％～0.5％；
第一优选的方案为：在上述焊料中进一步加入按重量百分比计，含量不高于4％的银Ag或含量不高于4％的铟In，或银Ag、铟In均加入，二者总含量不高于4％。
第二优选的方案为：在上述焊料中进一步加入按重量百分比计，含量为0.002～0.1％的镓Ga或磷P或锗Ge中的任一种或几种。
更为优选的方案为：在上述第一优选方案制得的焊料中，进一步加入按重量百分比计，含量为0.002～0.1％的镓Ga或磷P或锗Ge中的任一种或几种。
本发明的有益效果在于：所述的软钎焊料合金中不含铅这种对人体有害的物质，满足了电子产品的无铅化焊接要求；焊料抗氧化性能好，有效避免了二次焊接时的堵孔现象；而且所述焊料合金的制造方法简单，易于在工业上实现。
具体实施方式
本发明所公开无铅软钎焊料，以Sn为基底，另包含有以下按重量百分比计的成份：铜Cu 0.1％～3.0％、金Au和/或铂Pt 0.01％～0.5％。
优选的，在所述焊料中进一步加入按重量百分比计含量小于或等于4％的银Ag和/或In铟。
更优选的，在所述焊料中进一步加入按重量百分比计为0.002～0.1％的镓Ga或磷P或锗Ge中的任一种或几种。
在以Sn为主要原料的无铅焊料合金中加入Cu，可以增加焊料的机械强度。但Cu的含量不能很大，因为Cu熔点较高，如果Cu含量大会显著增加焊料的融化温度，减少焊料的润湿性。因此本发明以增加焊料的机械强度而基本不影响焊料润湿性为前提，将Cu重量百分比含量定为0.1％～3.0％。
Au、Pt两种物质均可改善焊料的抗氧化能力和通孔性能，同时对改善焊料导电性也有帮助；尤其是要焊接镀金元器件时，可增加焊料和元器件的亲合力，达到良好的焊接效果。
Ag、In的添加可以改善焊料熔点和可焊性。
P、Ga、Ge的添加可以改进焊料的浸润性，同时在熔融的焊料锅内能净化液面，减少焊料锅表面金属氧化物的产生，从而减少焊料制造过程中的损失，降低成本。但是焊料合金中P、Ga、Ge成份过多时会在融化的焊料表面形成具有粘性的氧化层，引起焊接接头桥连等不良现象，妨碍焊接质量。因此这三种金属的的添加量定于P或Ga或Ge或三者之和按重量百分比计占总重量的0.002～0.1％。
本发明所述的无铅软钎焊料可采用如下方法制造：
(1)将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温至1000～1200℃时加入一定量铜，待铜融化用搅拌棒搅拌均匀熔炼成液态锡铜合金，静置一段时间后倒入铸模浇铸成锡铜合金锭取出；
(2)将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温至1000℃左右加入一定量金(如果加入铂，需升温至1700℃)，熔化后用搅拌棒搅拌均匀，静置一段时间后倒入铸模浇铸成合金锭再取出；
(3)将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温至1000左右加入一定量银，熔化后并搅拌均匀，静置一段时间后倒入铸模浇铸成合金锭再取出；
(4)将上述步骤中制得的三种合金锭，加上镓或锗中的一种或两种及余量的锡，按铜Cu 0.1％～3.0％、银4％、总量不超过0.01％～0.5％金和/或铂、总量为0.002～0.1％的镓和/或锗，余量为锡Sn的配方比加入不锈钢锅内进行熔炼，制成焊锡丝、焊锡条、锡粉、锡膏。
上述前三个步骤中，合金熔炼成液态后，一般静置30～40分钟后浇铸。
所述步骤(4)中还可以加入铟In，银Ag和In铟的总量不超过焊料总重量的4％。
如果在焊料中添加磷，则也需将磷和锡先放入石墨坩埚内熔化混合制成合金锭，最后与步骤(1)～(3)中三种合金锭一起，按铜Cu 0.1％～3.0％、总量不超过4％银和/或铟、总量不超过0.01％～0.5％金和/或铂、总量为0.002～0.1％的镓、锗、磷，余量为锡Sn的配方比加入不锈钢锅内进行熔炼，制成焊锡丝、焊锡条、锡粉、锡膏。
须声明的是，该方法中所用的原料均为工业精制原料。
本发明所述的无铅软钎焊料可制成各种形态，包括但不限于焊锡丝、焊锡条、锡粉、锡膏。
实施例：
上述仅为本发明优选实施例，这些实施例仅仅用于解释本发明而不能理解为对本发明的限制，在不背离本发明权利要求中所请求保护的范围的情况下，可以对上述实施方案进行各种改进和变化。
Claims (3)
1、一种无铅软钎焊料，以锡Sn为基底，按重量百分比计，还含有：铜Cu0.1％～3.0％、金Au和/或铂Pt0.01％～0.5％。
2、根据权利要求1所述的无铅软钎焊料，其特征在于：所述焊料中还含有按重量百分比计含量小于或等于4％的银Ag和/或In铟。
3、根据权利要求1或2所述的无铅软钎焊料，其特征在于：所述焊料中还包含按重量百分比计为0.002～0.1％的镓Ga、磷P或锗Ge中的任一种或几种。
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