CN102029478A

CN102029478A - 一种无铅焊料

Info

Publication number: CN102029478A
Application number: CN 201010583288
Authority: CN
Inventors: 潘向阳
Original assignee: Zhuzhou Smelter Group Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Smelter Group Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明公开了一种无铅焊料。本发明的目的是提供一种适合电子器件焊接与表面封装等钎焊焊料的无铅焊料。本发明的特征在于它的组分及重量配比为：Zn 5～15％；Al 0～1.5％；Cu 0～2％；P 0～1％，余量为Sn。该焊料熔点与现有的Sn-Pb合金接近，且具有优良的抗氧化性能。该焊料显示出优越的综合性能，与现有设备和工艺有着良好的兼容性。本发明主要用于电子器件焊接与表面封装等钎焊焊料，适应于多种焊接工艺，如回流焊、波峰焊和手工焊等，也可应用于喷镀和喷涂技术中。

Description

一种无铅焊料

技术领域

本发明涉及一种焊料，特别涉及一种适合电子器件焊接与表面封装等钎焊焊料的无铅焊料。

技术背景

由于电子行业中传统使用的锡铅焊料中含有害物质铅，污染环境，有损操作人员的健康，随着人们环保意识的增强，依据欧洲RoHS制定的标准，使其逐渐被无铅环保焊料取代。

目前正在研究的无铅焊料主要有Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn几种系列：

(1)Sn-Ag系合金焊料

Sn-Ag系焊料是以96.5Sn-3.5Ag共晶焊料为基础，添加一定的In、Bi、Cu等金属组成。该焊料的优点：耐疲劳性明显地优于Sn-Pb共晶焊料，抗拉强度也比Sn-Pb焊料优越，蠕变性和延展性好。存在的主要问题：熔点偏高，价格昂贵。

(2)Sn-Cu系合金焊料

Sn-Cu共晶合金，Sn-0.7Cu熔点227℃，优点：相对于其它无铅焊料其成本最低，但明显的缺点是熔点过高，与传统焊接设备和焊接工艺不兼容。

(3)Sn-Bi系合金焊料

Sn-Bi系合金焊料组成为42Sn-58Bi，共晶温度为138℃。优点抗伸强度和蠕变性能都优于Sn-Pb共晶焊料，具有良好的润湿性和保存稳定性。缺点是Bi资源有限，价格高，且热稳定性不及Sn-Pb合金。

(4)Sn-Zn系合金焊料

该系焊料是以91Sn-9Zn共晶焊料为基础，添加适量的In、Bi、Ag等金属组成的焊料合金。优点：共晶温度为198℃，熔点与Sn-Pb共晶焊料最接近；抗伸强度和蠕变性比Sn-Pb共晶焊料优越；成本低，毒性小。缺点是易氧化，焊渣多，焊膏的保存稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种无铅焊料。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 5～15％；Al 0～1.5％；Cu 0～2％；P 0～1％，余量为Sn。

本发明涉及的无铅焊料有以下三种配方(按重量％)：

(1)Zn 7～10％，Al 0.5～0.8％，余量为Sn。

(2)Zn 7～12％，Al 0.5～1.0％；Cu 0.5～1.5％，余量为Sn。

(3)Zn 7～14％，Al 0.5～1.2％；P 0.2～0.8％，余量为Sn。

本发明的有益效果是：

Sn-Zn系焊料熔点与传统的锡铅焊料接近，具有良好的力学性能，成本低，是替代锡铅焊料的理想型无铅焊料。但Sn-Zn系焊料中锌是一种易氧化元素，在空气中焊接时焊料熔体表面易于形成结构松散的Zno层，并漂浮在熔体表面，增加了合金表面的表面能，使得熔体表面张力较大，焊料难于与基体润湿，导致Sn-Zn系焊料易氧化、润湿性差、焊渣多、焊膏的保存稳定性差等。本发明是在Sn-Zn合金中加入Al，制备出氧化性能较好的Sn-Zn-Al三元共晶合金，共晶点188℃。实验证明，合金化时Al先于Sn和Zn氧化而在表面富集，生成稳定而致密的Al的氧化膜，从而提高了合金的抗氧化性能。

在Sn-Zn-Al三元共晶合金中加入一定量的Cu、P，可以提高Sn-Zn-Al合金的某些性能。由于Cu得加入降低了Zn的活性，减少了Zn在焊料熔体表面的氧化，降低了焊料熔体的表面张力，从而提高了焊料的润湿性；P的加入有利于抑制Sn-Zn系焊料熔体表面Zn的氧化，从而提高合金抗氧化性能。本发明的无铅焊料熔点与现有的Sn-Pb合金接近，且具有优良的抗氧化性能。该焊料显示出优越的综合性能，与现有设备和工艺有着良好的兼容性。

具体实施方式

下面对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明。

本发明的特征在于它的组分及重量配比为：Zn 5～15％，Al 0～1.5％，Cu0～2％，P 0～1％，余量为Sn。

所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～10％，Al 0.5～0.8％，余量为Sn。

所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～12％，Al 0.5～1.0％，Cu 0.5～1.5％，余量为Sn。

所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～14％，Al 0.5～1.2％，P 0.2～0.8％，余量为Sn。

本发明的无铅焊料可通过一般方法制备，先称重金属原料，熔融制备Zn-Al、Zn-Al-P、Sn-Cu等中间合金，再将Sn熔化，加入Zn-Al、Zn-Al-P、Sn-Cu等中间合金，搅拌，捞渣，待完全熔化后冷却，铸锭。上述操作可在空气中进行。

以下给出本发明的实施例：

实施例1

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为80克、Al为6克、Sn为914克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al合金，测得熔点是188℃，与Sn-Pb焊料183℃接近。

实施例2

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为100克、Al为6克、Cu为10克、Sn为884克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-Cu合金，具有优良的抗氧化性能。

实施例3

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为100克、Al为6克、P为8克、Sn为886克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-P合金，具有优良的抗氧化性能。

实施例4

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为100克、Al为8克、Cu为12克、Sn为880克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-Cu合金，具有优良的抗氧化性能。

实施例5

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为120克、Al为6克、Cu为10克、Sn为864克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-Cu合金，具有优良的抗氧化性能。

实施例6

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为100克、Al为8克、P为8克、Sn为884克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-P合金，具有优良的抗氧化性能。

实施例7

制备焊料1千克：先按重量配比称重金属原料，Zn为100克、Al为6克、P为6克、Sn为888克，再放入感应电炉中熔化，熔化后浇铸可得Sn-Zn-Al-P合金，具有优良的抗氧化性能。

本发明的无铅焊料可制作成粉、块、棒、条、锭、丝等形状，适应于多种焊接工艺，如回流焊、波峰焊和手工焊等，也可应用于喷镀和喷涂技术中。

Claims

1.一种无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 5～15％，Al 0～1.5％，Cu 0～2％，P 0～1％，余量为Sn。

2.按权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～10％，Al 0.5～0.8％，余量为Sn。

3.按权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～12％，Al 0.5～1.0％，Cu 0.5～1.5％，余量为Sn。

4.按权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于它的组分及重量配比为：Zn 7～14％，Al 0.5～1.2％，P 0.2～0.8％，余量为Sn。