CN115365699A - 一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金及制备方法 - Google Patents

一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种焊点无微裂纹Sn‑Ag‑Cu系无铅焊料合金及制备方法,无铅焊料合金元素由2.8%—4.2%的Ag、0.4%—0.9%的Cu、0.04%—0.07%的Pb、0.04%—0.06%的Sb、0.04%—0.07%的Ni、0.03%—0.05%的Ce、<0.02%的Bi、余量的Sn和其它不可避免的杂质组成,先将Sn和SnCu10投放到熔炼炉中在360±10℃熔炼,再投入Ag、Sb、Pb在370±10℃熔炼,最后投入SnNi4和SnCe1.8合金熔炼,待熔炼炉中各金属物料充分熔炼混合均匀后,扒渣,将熔融合金浇铸成焊料条、焊料块或焊料柱,再加工成焊丝、焊条、焊粉(焊锡膏)、封装用锡球、焊料箔片或预成型焊片等。本发明的焊料合金焊后焊点表面致密无微裂纹,并且在铺展率、润湿性、力学性能等可靠性方面相当,可广泛应用于高可靠性要求的电子软钎焊领域。

Description

一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金及制备方法
技术领域
本发明属于电子软钎焊接材料技术领域,具体涉及一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金。
背景技术
随着5G通讯技术和人工智能的普及和发展,电子产品不断走向微型化、个性化、高精度和高可靠性,电路集成幅度大幅提高,软钎焊焊接的焊点数量增多,焊点的可靠性要求也越来越高。Sn-Ag-Cu系无铅焊料拥有比较好的钎焊特性和良好的力学性能等优点,并且能够与现有的电子元器件相匹配,因此该焊料已经成为目前软钎焊材料领域中的一种主流无铅焊料合金体系。美国推行使用的SnAg3.9Cu0.6、欧盟推行使用的SnAg3.8Cu0.7、日本推行使用的SnAg3.0Cu0.5以及德国推行使用的SnAg4.0Cu0.5焊料合金,这些焊料合金中的Ag含量≥3.0%,都属于高银无铅焊料,可以替代传统的SnPb共晶焊料合金,在中国电子软钎焊市场上,SnAg3.0Cu0.5焊料相对更普及。但由于银的存在,焊点会生成Ag3Sn金属间化合物,并且其含量与银含量成正比例关系,这种Ag3Sn金属间互化物在热应力或机械应力的作用下,它往往会导致焊点形成微裂纹(缝),从而使焊点可靠性降低,润湿性变差,使用寿命减少等,在实际生产的推广应用中起到限制作用。因此,解决高银无铅焊料焊点表面微裂纹是一件很有必要也很迫切的事情。
发明内容
本发明的目的在于针对上述市场上流行的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金的焊点存在微裂纹的缺陷,提出一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金及其制备方法。
本发明采取的技术方案如下:
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金,其元素组成及质量百分数为:
Ag:2.8%—4.2%;
Cu:0.4%—0.9%;
Pb:0.04%—0.07%;
Sb:0.04%—0.06%;
Ni:0.04%—0.07%;
Ce:0.03%—0.05%;
Bi:<0.02%;
Sn和不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金的制备方法,是在合金制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,并且原料中不可避免的杂质Bi含量控制在不超过0.02%,其他不可避免的杂质符合标准IPC J-STD-006C的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照确定的合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,将熔融合金浇铸成焊料条或焊料块或焊料柱,得到所述焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金。
进一步地,本发明可将焊料条或焊料块或焊料柱加工成焊丝、焊条、焊粉、封装用锡球、焊料箔片、预成型焊片中的任意一种。
进一步地,本发明所述无铅焊料合金中的Bi含量控制在不超过0.01%。
本发明的Sn-Ag-Cu系焊料合金中Pb含量为0.04%-0.07%,符合标准IPC J-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准,即无铅的纯焊料合金的含Pb浓度最高为重量的0.07%,因此本发明的焊料合金属于无铅焊料合金。本发明的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金及其制备方法具有以下优点:
(1)根据IPC J-STD-006C相关技术标准,本发明的Sn-Ag-Cu系焊料合金,其中主元素含量不变,其它元素含量Pb(0.04%-0.07%)≤0.07%、Sb(0.04%—0.06%)≤0.2%、Ni(0.04%—0.07%)>0.01%,Bi(<0.02%)<0.10%,只有Ni含量高于技术标准要求。少量Ni和Ce可以细化晶粒,抑制晶粒长大,使组织更加均匀、弥散,且对焊料其他性能无明显不利影响,其含量最好不要超过0.1%,不可避免的杂质也符合IPC J-STD-006C 3.3节合金杂质含量技术标准,因此,本发明焊料合金的润湿性、强度、可靠性等性能不低于目前市场上普遍流通应用的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金。
(2)在目前市场上普遍流通应用的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金产品的基础上,本发明有效解决了现有技术产品焊点有微裂纹的缺陷问题。在焊料中加入微量Ni,可以细化晶粒,抑制晶粒长大,使晶粒分布更均匀,晶粒之间堆砌更密实、更紧凑,极大的降低了焊点微裂纹出现的几率;Ce的作用与Ni相似,微量Ce以单质的形式分布在各相中,在合金凝固时作为非均质形核点,能够降低各相的形核功起到提高形核率的作用,不仅能够细化β-Sn基体相,也能使金属间化合物Cu6Sn5和Ag3Sn得到细化,使其分布更加均匀。此外,Ce是一种表面活性元素,容易在晶界处聚集,产生钉扎效应,阻止晶粒生长。由于Cu6Sn5和Ag3Sn相比于Sn基体相硬度更高,在焊点受到热应力或机械应力的作用下更容易在该处产生应力集中,Ce的添加能够使Cu6Sn5和Ag3Sn相分布更为细小均匀,形态趋于圆整,能够极大缓解应力集中,从而防止在该处产生裂纹。但Ce元素过量添加会生成CeSn3,使Ce不在均匀弥散的分布在合金中起到促进形核的作用,因此不宜添加过多。Sb的加入可以使焊料机械强度增加,硬度提高,焊料的整体可靠性性能增强,因此,标准范围内,在焊料中加入微量Sb,能提高焊料的机械强度,焊点在冷凝收缩过程中,较大的机械强度可以抵挡和缓冲切应力对焊点造成的机械损伤,有利于抑制焊点微裂纹的形成。Pb的加入可以降低焊料的熔点,改善焊料的润湿性(降低表面张力),优化焊料的机械性能,因此,标准范围内,在焊料中加入微量的Pb,可降低焊料的表面张力,以及较好的改善了焊料的机械性能,焊点在冷凝收缩过程中产生的切应力能及时得到缓冲和释放,从而有效抑制了微裂纹的形成。Bi在焊料合金中虽然具有降低焊料熔点、减小表面张力、润湿性良好等优点,但是Bi的存在会使合金的枝晶偏析、粗化晶粒、降低塑性和机械性能,另外可能会使焊点变暗,并且内应力增大,冷却易产生龟裂(微裂纹),如果焊料合金中同时存在一定量的Pb,容易导致弧面拉起现象,所以杂质Bi在本发明的焊料合金中应该把控在0.02%以内,严格的应控制在0.01%以下。综上所述,本发明的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金不仅具有焊点致密无微裂纹的特性,并且在铺展率、润湿性、力学性能等可靠性方面与目前市场上常规高银无铅焊料的相当,可广泛应用于高可靠性要求的电子软钎焊领域。
附图说明
图1为实施例2的SnAg3.0Cu0.5Pb0.055Sb0.05Ni0.045Ce0.04无铅焊料合金制成焊锡丝焊接后的焊点形貌图;
图2为对比例的SnAg3.0Cu0.5无铅焊锡丝焊接后的焊点形貌图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容作进一步的详细说明,但本发明保护范围不局限于实施例所述内容。
实施例1
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金,具体为SnAg2.8Cu0.9Pb0.04Sb0.045Ni0.05Ce0.035高银无铅焊料合金,按重量百分数计,其原料组成如下:
Ag:2.8%;
Cu:0.9%;
Pb:0.04%;
Sb:0.045%;
Ni:0.05%;
Ce:0.035%;
Bi:0.0051%;
Sn和其他不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹SnAg2.8Cu0.9Pb0.04Sb0.045Ni0.05Ce0.035高银无铅焊料合金在制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,其他不可避免的杂质符合标准IPCJ-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准的要求。
将Cu、Ni和Ce以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,可以增大扩散面积,例如加入10g的Cu,就需要100g的SnCu10,添加的SnCu10比加入纯单质Cu的重量和体积都要大得多,大大提高了Cu原子的扩散表面积;还可以大幅降低熔点,加快扩散速度,例如Cu单质的熔点为1083℃,制备成SnCu10中间合金后根据Sn-Cu二元相图,熔点在227℃-420℃,在熔炼温度360±10℃下能够部分溶解,而单质Cu无法溶解。如果以金属单质加入,配料温度大约要升高至600℃,会产生较多的氧化渣;而以中间合金形式加入,既可以降低熔炼温度,也可方便配料作业。
焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金的制备方法步骤如下:
(1)按照合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,又将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,尽快将熔融合金浇铸成焊料条或焊料块或焊料柱,得到所述焊点无微裂纹SnAg2.8Cu0.9Pb0.04Sb0.045Ni0.05Ce0.035高银无铅焊料合金,再加工成封装用锡球。该无铅焊料合金性能数据见表1所示。
实施例2
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金,具体为SnAg3.0Cu0.5Pb0.055Sb0.05Ni0.045Ce0.04高银无铅焊料合金,按重量百分数计,其原料组成如下:
Ag:3.0%;
Cu:0.5%;
Pb:0.055%;
Sb:0.05%;
Ni:0.045%;
Ce:0.04%;
Bi:0.0026%;
Sn和其他不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹SnAg3.0Cu0.5Pb0.055Sb0.05Ni0.045Ce0.04高银无铅焊料合金在制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,其他不可避免的杂质符合标准IPCJ-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,又将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,尽快将熔融合金浇铸成焊料柱,得到所述焊点无微裂纹SnAg3.0Cu0.5Pb0.055Sb0.05Ni0.045Ce0.04高银无铅焊料合金,再加工成焊丝,用该焊锡丝在镀锡PCB板上进行点焊,通过光学显微镜观测焊接后的焊点,其形貌情况见图1所示。该高银无铅焊料合金性能数据见表1所示。
实施例3
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金SnAg3.4Cu0.4Pb0.07Sb0.06Ni0.04Ce0.03,按重量百分数计,其原料组成如下:
Ag:3.4%;
Cu:0.4%;
Pb:0.07%;
Sb:0.06%;
Ni:0.04%;
Ce:0.03%;
Bi:0.006%;
Sn和其它不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹SnAg3.4Cu0.4Pb0.07Sb0.06Ni0.04Ce0.03高银无铅焊料合金在制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,其他不可避免的杂质符合标准IPCJ-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,又将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,尽快将熔融合金浇铸成焊料条或焊料块,得到所述焊点无微裂纹SnAg3.4Cu0.4Pb0.07Sb0.06Ni0.04Ce0.03高银无铅焊料合金,再加工成焊料箔片或预成型焊片。该无铅焊料合金性能数据见表1所示。
实施例4
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金SnAg3.8Cu0.7Pb0.05Sb0.055Ni0.07Ce0.05,按重量百分数计,原料组成如下:
Ag:3.8%;
Cu:0.7%;
Pb:0.05%;
Sb:0.055%;
Ni:0.07%;
Ce:0.05%;
Bi:0.0079%;
Sn和其他不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹SnAg3.8Cu0.7Pb0.05Sb0.055Ni0.07Ce0.05高银无铅焊料合金在制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,其他不可避免的杂质符合标准IPCJ-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn的质量;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,又将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,尽快将熔融合金浇铸成焊条,得到所述SnAg3.8Cu0.7Pb0.05Sb0.055Ni0.07Ce0.05高银无铅焊料合金。该高银无铅焊料合金性能数据见表1所示。
实施例5
一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金SnAg4.2Cu0.6Pb0.06Sb0.04Ni0.06Ce0.045,按重量百分数计,原料组成如下:
Ag:4.2%;
Cu:0.6%;
Pb:0.06%;
Sb:0.04%;
Ni:0.06%;
Ce:0.045%;
Bi:0.0037%;
Sn和其他不可避免的杂质:余量。
所述焊点无微裂纹SnAg4.2Cu0.6Pb0.06Sb0.04Ni0.06Ce0.045高银无铅焊料合金在制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,其他不可避免的杂质符合标准IPCJ-STD-006C(2013年最新版本)3.3节合金杂质含量所规定的技术标准的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,又将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,尽快将熔融合金浇铸成焊料条或焊料块,得到所述焊点无微裂纹SnAg4.2Cu0.6Pb0.06Sb0.04Ni0.06Ce0.045高银无铅焊料合金,再加工成焊粉(焊锡膏)。该无铅焊料合金性能数据见表1所示。
对比例
SnAg3.0Cu0.5是市场上流通和应用很常规的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金,通过在市场上采样SnAg3.0Cu0.5焊锡丝产品,并对其合金成分采用直读光谱仪进行化学元素分析得到合金成分,其原料组成如下:
Ag:2.94%;
Cu:0.57%;
Pb:0.0072%;
Sb:0.0386%;
Ni:0.0078%;
Bi:0.0081%;
Sn和其它不可避免的杂质:余量。
用该焊锡丝在镀锡PCB板上进行点焊,通过光学显微镜观测焊接后的焊点,其形貌情况见图2所示,该无铅焊料合金性能数据见表1所示。
对比图1和图2可以看出,本发明的高银无铅焊料合金焊锡丝焊接后的焊点表面无微裂纹,但是在市场上采样的高银焊锡丝焊后焊点开裂裂纹很明显。
表1实施例1~5和对比例的无铅焊料合金性能数据
Figure BDA0003852806390000051
Figure BDA0003852806390000061
相比目前市场上普遍流通应用的Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金,本发明的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金通过多元化合金的复合添加,使得焊后焊点表面致密无微裂纹,并且在铺展率、润湿性、力学性能等可靠性方面相当,可广泛应用于高可靠性要求的电子软钎焊领域。
以上实施例只是本发明的部分实施例,并非本发明的全部实施例。本发明的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金,其元素组成及质量百分数范围可以为:
Ag:2.8%—4.2%;
Cu:0.4%—0.9%;
Pb:0.04%—0.07%;
Sb:0.04%—0.06%;
Ni:0.04%—0.07%;
Ce:0.03%—0.05%;
Bi:<0.02%;
Sn:余量。
凡在上述含量范围内的组成元素制备得到的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金均具有焊后焊点表面致密无微裂纹,并且铺展率、润湿性、力学性能等可靠性方面均与现有技术的SnAg3.0Cu0.5焊料相当的优良性能。

Claims (4)

1.一种焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金,其特征在于,所述无铅焊料合金的元素组成及质量百分数为:
Ag:2.8%—4.2%;
Cu:0.4%—0.9%;
Pb:0.04%—0.07%;
Sb:0.04%—0.06%;
Ni:0.04%—0.07%;
Ce:0.03%—0.05%;
Bi:<0.02%;
Sn和不可避免的杂质:余量。
2.权利要求1所述焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金的制备方法,其特征在于,在合金制备过程中,Cu、Ni和Ce分别以中间合金SnCu10、SnNi4和SnCe1.8形式加入,Ag、Sb、Pb分别以纯Ag、纯Sb、纯Pb形式加入,不足的Sn以纯Sn添加,并且原料中不可避免的杂质Bi含量控制在不超过0.02%,其他不可避免的杂质符合标准IPC J-STD-006C的要求,制备方法步骤如下:
(1)按照确定的合金比例,计算并称取所需要的SnCu10、SnNi4、SnCe1.8、纯Ag、纯Sb、纯Pb和纯Sn;
(2)先将纯Sn和SnCu10投放到熔炼炉中进行熔炼,熔炼温度恒定为360±10℃;
(3)当步骤(2)中的金属物料熔化3/4之后,将纯Ag、纯Sb、纯Pb投放到熔炼炉中进行熔炼,并不断搅拌,使物料混合均匀,熔炼温度恒定为370±10℃;
(4)当步骤(3)中的金属物料熔化完全后,扒渣,熔炼温度降至330±10℃,再将SnNi4、SnCe1.8合金投放到熔炼炉中,继续搅拌;
(5)待熔炼炉中各金属物料充分熔炼均匀后,扒渣,将熔融合金浇铸成焊料条或焊料块或焊料柱,得到所述焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系高银无铅焊料合金。
3.根据权利要求2所述的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金的制备方法,其特征在于,将焊料条或焊料块或焊料柱加工成焊丝、焊条、焊粉、封装用锡球、焊料箔片、预成型焊片中的任意一种。
4.根据权利要求2或3所述的焊点无微裂纹Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金的制备方法,其特征在于,所述高银无铅焊料合金中的Bi含量控制在不超过0.01%。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1647352A1 (de) * 2004-10-16 2006-04-19 Stannol GmbH Lotmaterial
US20080292492A1 (en) * 2004-12-01 2008-11-27 Alpha Fry Limited Solder Alloy
CN103028863A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 郴州金箭焊料有限公司 一种高抗氧化无铅焊料
CN104400248A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 云南锡业锡材有限公司 一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途
CN113458650A (zh) * 2021-07-05 2021-10-01 云南锡业锡材有限公司 一种Sn-Ag-Cu-Ce高可靠性无铅焊料
CN114559179A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 昆明理工大学 一种Sn-Ag-Cu低熔点无铅钎料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1647352A1 (de) * 2004-10-16 2006-04-19 Stannol GmbH Lotmaterial
US20080292492A1 (en) * 2004-12-01 2008-11-27 Alpha Fry Limited Solder Alloy
CN103028863A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 郴州金箭焊料有限公司 一种高抗氧化无铅焊料
CN104400248A (zh) * 2014-10-24 2015-03-11 云南锡业锡材有限公司 一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途
CN113458650A (zh) * 2021-07-05 2021-10-01 云南锡业锡材有限公司 一种Sn-Ag-Cu-Ce高可靠性无铅焊料
CN114559179A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 昆明理工大学 一种Sn-Ag-Cu低熔点无铅钎料及其制备方法

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