CN102248318B - 一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料 - Google Patents

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Abstract

一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，涉及一种低银抗氧化无铅钎料。本发明是要解决现有Sn-3.5Ag钎料抗氧化性差、由于银含量高而造成生产成本高的问题。本发明低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料由Ag、Mn、Ni、In、P、Y和Sn制成。本发明低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为35°～45°，所得BGA焊点的抗剪强度为34～60MPa，在空气中相同暴露面积下，于260℃保持180min后，表面氧化膜生成量较Sn-3.5Ag减少了12％～25％，同时因降低了钎料中的银含量而降低了钎料的生产成本。应用于无铅钎焊领域。

Description

一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料
技术领域
本发明涉及一种低银抗氧化无铅钎料。
背景技术
目前Sn-Pb钎料中Pb及其化合物的毒性使得开发无铅钎料成为不可逆转的趋势。Sn-3.5Ag钎料由于具有较好的综合性能而成为一种应用较广泛的Sn-Pb钎料替代品，但相比于传统Sn-Pb钎料而言其抗氧化能力较差，且由于Ag含量较高而造成Sn-3.5Ag钎料的成本较大。因此在提高钎料抗氧化性、降低钎料成本的同时又不降低钎料性能，将使得Sn-Ag系无铅钎料获得更为广泛的应用，因此成为钎料生产厂家及相关研究人员的目标。
发明内容
本发明是要解决现有Sn-3.5Ag钎料抗氧化性差、由于银含量高而造成生产成本高的问题，提供一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料。
本发明低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％～2.5％的Ag、0.1％～1.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.4％～0.6％的In、0.08％～0.12％的P、0.01％～0.4％的Y和余量的Sn制成。
本发明低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为35°～45°，所得BGA焊点的抗剪强度为34～60MPa，低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在空气中相同暴露面积下，于260℃保持180min后，表面氧化膜生成量较Sn-3.5Ag减少了12％～25％。本发明的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料与现有的Sn-3.5Ag钎料相比，相同条件下，润湿角降低了4°～6°，抗氧化性提高了12％～25％，剪切强度提高10％～20％，钎焊中能够得到可靠性较高的接头。
本发明中以Ag-Mn中间合金形式添加的Mn元素，可降低钎料熔点、改善钎料润湿性能及塑性，因Mn具有二次脱氧的作用而提高了钎料的抗氧化性能。本发明因降低了钎料中的银含量而降低了钎料的生产成本。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％～2.5％的Ag、0.1％～1.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.4％～0.6％的In、0.08％～0.12％的P、0.01％～0.4％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式中Mn元素是以Ag-Mn合金的形式加入，Y元素是以稀土银合金的形式加入，Ag-Mn合金和稀土银合金中的Ag的质量要计算在低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料中的Ag元素之内。
本实施方式低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料的制备方法如下：一、按质量比KCl∶LiCl＝1.3∶1称取KCl和LiCl，混合均匀后制得保护熔盐；二、先将Ag、Sn和步骤一制得的保护熔盐放入到氧化铝坩埚中加热熔化，然后依次将In、P、Ni、Ag-Mn合金和含钇的银合金加入氧化铝坩埚，加热到700℃左右，待全部溶化后保温2小时，且保温期间每隔10min用石英棒搅拌一次；三、将氧化铝坩埚中熔炼好的合金进行预冷、浇铸，即得到低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料；所述低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％～2.5％的Ag、0.1％～1.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.4％～0.6％的In、0.08％～0.12％的P、0.01％～0.4％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为35°～45°，所得BGA焊点的抗剪强度为34～60MPa，低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在空气中相同暴露面积下，于260℃保持180min后，表面氧化膜生成量较Sn-3.5Ag减少了12％～25％。本实施方式的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料与现有的Sn-3.5Ag钎料相比，相同条件下，润湿角降低了4°～6°，抗氧化性提高了12％～25％，剪切强度提高10％～20％，钎焊中能够得到可靠性较高的接头。本实施方式降低了钎料中的银含量，从而降低了钎料的生产成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.1％～2.4％的Ag、0.3％～1％的Mn、0.09％～0.11％的Ni、0.5％的In、0.09％～0.11％的P、0.05％～0.35％的Y和余量的Sn制成。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.2％～2.3％的Ag、0.5％～0.8％的Mn、0.1％的Ni、0.5％的In、0.1％的P、0.1％～0.3％的Y和余量的Sn制成。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.3％的Ag、0.7％的Mn、0.1％的Ni、0.5％的In、0.1％的P、0.2％的Y和余量的Sn制成。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.5％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为40°，所得BGA焊点抗剪强度为35MPa。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为45°，所得BGA焊点抗剪强度为52MPa。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.1％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为41°，所得BGA焊点抗剪强度为60MPa。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.1％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为35°，所得BGA焊点抗剪强度为45MPa。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.4％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为40°，所得BGA焊点抗剪强度为52MPa。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.1％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
本实施方式得到的低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料在Cu基板上的润湿角为43°，所得BGA焊点抗剪强度为42MPa。

Claims (9)

1.一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％～2.5％的Ag、0.1％～1.2％的Mn、0.08％～0.12％的Ni、0.4％～0.6％的In、0.08％～0.12％的P、0.01％～0.4％的Y和余量的Sn制成。
2.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.1％～2.4％的Ag、0.3％～1％的Mn、0.09％～0.11％的Ni、0.5％的In、0.09％～0.11％的P、0.05％～0.35％的Y和余量的Sn制成。
3.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.3％的Ag、0.7％的Mn、0.1％的Ni、0.5％的In、0.1％的P、0.2％的Y和余量的Sn制成。
4.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2.5％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
5.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
6.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.1％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
7.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.1％的Ni、0.5％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
8.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.4％的In、0.08％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
9.根据权利要求1所述的一种低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料，其特征在于低银抗氧化Sn-Ag系无铅钎料按质量百分比由2％的Ag、0.5％的Mn、0.08％的Ni、0.5％的In、0.1％的P、0.01％的Y和余量的Sn制成。
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