CN105290636A - 一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉 - Google Patents

一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉 Download PDF

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梁静珊
熊有德
方瀚宽
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Abstract

本发明涉及一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉，其特征在于锡合金粉它由Ag？0.1～1.0％、Cu？0.3～1.1％、Bi？1.0～5.0％、Ni0.01～0.1％、In？0.1～2.0％、Ce？0.01～0.1％和余量Sn原料组成，本产品具有低熔点、高硬度，优良的抗腐蚀性和抗腐蚀能力，具有良好的耐热循环性，可以长期间发挥稳定的可靠性，高延展性、结晶细化、抗腐蚀的特性，焊点亮度和耐高温性能的优点及效果。

Description

一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉
技术领域
本发明涉及一种制备电子级焊锡膏的锡合金粉，特别是适用于高低温循环环境或高低温差变化大的环境下电路板焊接使用的一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉，属电子焊接材料。
技术背景
目前电路板焊接时使用的低银无铅焊锡膏主要是锡、银、铜为主要成分，在该类产品的使用中，焊点在产品的使用寿命周期中不会发生开裂和脱落现象。但使用如车载、信号发射基站的产品时，容易产生焊点开裂及脱落现象，显示现有品种在特殊环境下使用其强度不足，耐热循环性差，焊料的稳定性和可靠性差。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述己有技术存在的缺点与不足而提供用于高低温循环环境或高低温差变化大的环境下电路板焊接用的制备低银高可靠性无铅焊锡膏的电子级锡合金粉，从而可使焊点具有足够强度抵抗冲击，耐高低温差变化、焊点无开裂及脱落，提高焊接点的可靠性。
一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉，锡合金粉由下述重量百分比的原料组成：
Ag0.1～1.0％、Cu0.3～1.1％、Bi1.0～5.0％、Ni0.01～0.1％、In0.1～2.0％、Ce0.01～0.1％和余量Sn，所述锡合金粉最佳用量Ag0.5％、Cu0.8％、Bi1.0％、Ni0.05％、In2.0％、Ce0.10％、余量为Sn、锡合金粉粒径为20～45微米，锡合金粉与助焊膏重量配比为88.5：11.5。本发明的锡合金粉是以锡、银、铜为主要成分，在用量进行调整基础上加人铋、镍、铟和稀土铈，加入铋元素，其重量百分比1.0～5.0％，它具有低熔点、高硬度和优良的抗腐蚀性，铋元素的加入可降低焊料的熔点，提高了焊接的牢固性和抗腐蚀能力，提升了焊料的强度。通过从Bi过饱和固溶体析出的Bi进行分散，基体自身具有良好的耐热循环性，可以长期间发挥稳定的可靠性；添加镍元素，其重量百分比0.01～0.1％，镍具有高熔点、高延展性、结晶细化、抗腐蚀的特性，提升了焊点亮度及强化了焊料强度，提高了耐高温性能；添加铟，其重量百分比0.1～2.0％。铟具有低熔点、高延展性，降低焊料的熔点，提高了焊接的牢固性、进一步提升了焊料的强度；添加稀土铈，其重量百分比0.01～0.1％。铈元素具有高熔点、具有良好的延展性，提升了焊料的耐热疲劳、强化了焊料强度。将本产品制成焊锡膏、选择助焊膏为申请人使用产品、其成分为：聚合松香45％，氢化蓖麻油7％，二羟基丁酸10％，四氢糠醛36％，四乙烯五胺2％。再与Sn‐0.3Ag‐0.7Cu的焊锡膏进行对比试验，检测结果见表1。
表1检测结果
从上述检测结果可以看到，本产品制成的焊锡膏焊点的抗拉强度、杨氏模量显著优于Sn‐0.3Ag‐0.7Cu制成的焊锡膏。延展性及强度与Sn‐0.3Ag‐0.7Cu制成的焊锡膏相比，均得到了明显的提升，同时通过‐45℃至+125℃，每30分钟一个高低温循环，经1000，2000，3000次循环观察，未发现贯穿的裂纹，焊点未发现脱落。
由于采取上述技术方案使本发明技术与己有技术相比具有如下优点及效果
(a)本产品制成的焊锡膏焊点的抗拉强度、杨氏模量显著优于Sn‐0.3Ag‐0.7Cu制成的焊锡膏。延展性与Sn‐0.3Ag‐0.7Cu相比，均得到了明显的提升，同时通过‐45℃至+125℃，每30分钟一个高低温循环，经1000，2000，3000次循环观察，未发现贯穿的裂纹，焊点未发现脱落。显示现有品种在特殊环境下使用其强度高，耐热循环性好，焊料的稳定性和可靠性好。
(b)本产品具有低熔点、高硬度，优良的抗腐蚀性和抗腐蚀能力，具有良好的耐热循环性，可以长期间发挥稳定的可靠性，高延展性、结晶细化、抗腐蚀的特性，焊点亮度和耐高温性能。
具体实施方式
选择助焊膏为申请人使用产品。其成分为：聚合松香45％，氢化蓖麻油7％，二羟基丁酸10％，四氢糠醛36％，四乙烯五胺2％。锡合金粉与助焊膏重量配比为88.5：11.5。
实施例1
取Ag0.1kg、Cu0.65kg、Bi2.0kg、Ni0.01kg、In0.1kg、Ce0.01kg和余量Sn97.13kg制成45微米锡合金粉，取助焊膏11.5kg与锡合金粉88.5kg，制成低银高可靠性无铅焊锡膏，检测结果见表2所示
实施例2
取Ag0.3kg、Cu0.3kg、Bi3.0kg、Ni0.03kg、In1.5kg、Ce0.05kg和余量Sn94.82kg制成35微米锡合金粉，取助焊膏11.5kg与锡合金粉88.5kg，制成低银高可靠性无铅焊锡膏，检测结果见表2所示
实施例3
取Ag0.5kg、Cu0.8kg、Bi1.0kg、Ni0.05kg、In2.0kg、Ce0.10kg和余量Sn95.55kg制成20微米锡合金粉，取助焊膏11.5kg与锡合金粉88.5kg，制成低银高可靠性无铅焊锡膏，检测结果见表2所示
实施例4
取Ag0.7kg、Cu1.1kg、Bi4.0kg、Ni0.07kg、In1.0kg、Ce0.07kg和余量Sn93.06kg制成30微米锡合金粉，取助焊膏11.5kg与锡合金粉88.5kg，制成低银高可靠性无铅焊锡膏，检测结果见表2所示
实施例5
取Ag1.0kg、Cu0.5kg、Bi5.0kg、Ni0.1kg、In0.5kg、Ce0.015kg和余量Sn92.885kg制成25微米锡合金粉，取助焊膏11.5kg与锡合金粉88.5kg，制成低银高可靠性无铅焊锡膏，检测结果见表2所示
表2实施例检测结果
实施例 熔点，℃ 抗拉强度Rm，(MPa) 杨氏模量(GPa)
1 214 48 61
2 208 66 135
3 215 70 99
4 208 90 144
5 205 92 150

Claims (4)

1.一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉，其特征在于锡合金粉由下述重量百分比的原料组成：
Ag0.1～1.0％、Cu0.3～1.1％、Bi1.0～5.0％、Ni0.01～0.1％、In0.1～2.0％、Ce0.01～0.1％和余量Sn。
2.根据权利要求1所述的锡合金粉，其特征在于所述锡合金粉最佳用量为：Ag0.5％、Cu0.8％、Bi1.0％、Ni0.05％、In2.0％、Ce0.10％、余量为Sn。
3.根据权利要求1所述的锡合金粉，其特征在于所述合金粉粒径为20～45微米。
4.根据权利要求1所述的锡合金粉，其特征在于所述的锡合金粉与助焊膏重量配比为88.5:11.5。
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