CN1283411C - 无铅焊料及制造方法 - Google Patents

无铅焊料及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1283411C
CN1283411C CN 200510011703 CN200510011703A CN1283411C CN 1283411 C CN1283411 C CN 1283411C CN 200510011703 CN200510011703 CN 200510011703 CN 200510011703 A CN200510011703 A CN 200510011703A CN 1283411 C CN1283411 C CN 1283411C
Authority
CN
China
Prior art keywords
tin
cerium
nickel
copper
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200510011703
Other languages
English (en)
Other versions
CN1721123A (zh
Inventor
苏明斌
罗时中
杨增安
胡智信
杨嘉骥
顾小龙
陈颖
戴国水
邓和升
吴建雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengli Solder Mfg. Co., Ltd., Kunshan
Guangzhou Research Institute of Non Ferrous Metals
Original Assignee
ASIA GENERAL ELECTRONICS Co Ltd
Beijing Jin Electronic Materials Co Ltd
CHENZHOU GOLD ARROW SOLDER Co Ltd
MBO-Doublink Solders Co Ltd
Nanhai Dali Chenxi Safety Products Manufacturing Co Ltd In Foshan City
SHAOXING TIANLONG TIN MATERIALS CO Ltd
Wuxi Qunli Nonferrous Metal Materials Co Ltd
YICHENGDA INDUSTRIAL Co Ltd SHENZHEN CITY
CHENGLI SOLDER Manufacturing Co Ltd KUNSHAN
Guangzhou Research Institute of Non Ferrous Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASIA GENERAL ELECTRONICS Co Ltd, Beijing Jin Electronic Materials Co Ltd, CHENZHOU GOLD ARROW SOLDER Co Ltd, MBO-Doublink Solders Co Ltd, Nanhai Dali Chenxi Safety Products Manufacturing Co Ltd In Foshan City, SHAOXING TIANLONG TIN MATERIALS CO Ltd, Wuxi Qunli Nonferrous Metal Materials Co Ltd, YICHENGDA INDUSTRIAL Co Ltd SHENZHEN CITY, CHENGLI SOLDER Manufacturing Co Ltd KUNSHAN, Guangzhou Research Institute of Non Ferrous Metals filed Critical ASIA GENERAL ELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN 200510011703 priority Critical patent/CN1283411C/zh
Publication of CN1721123A publication Critical patent/CN1721123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1283411C publication Critical patent/CN1283411C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无铅焊料，其特征在于它由铜0.10～5.00%、铈0.01～2.00%、镍0.01～0.15%余量为锡的原料，先制成含铜10%的锡铜中间合金锭、含铈2.5%的锡铈中间合金锭和含镍2.5%的锡镍中间合金锭，再将三种合金锭按比例并补充余量锡不足锡量，加入不锈钢锅内熔炼，浇铸锭成钎料棒，得到本发明产品，该方法具有原料纯度高，工艺过程金属损失低，金相更均匀，更细化，提高了润湿性、延展率、焊接性能，降低了熔点，产品质量好，属环保产品，价格便宜的优点及效果。

Description

无铅焊料及制造方法
技术领域
本发明涉及一种无铅焊料，特别是含铈、铜和镍的的无铅锡焊料，属锡焊料合金领域。
本发明还涉及该无铅焊料的制造方法。
背景技术
随着电子工业的迅速发展对电子产品的要求越来越高，目前的电子产品所用的焊料种类很多，但多数仍使用锡-铅合金焊料，由于锡-铅焊料含铅对环境有污染，因此欧盟发布二个指令，从2006年7月1日起禁止在电子产品中使用含铅的锡焊料，现有的无铅焊料多数为锡-银、锡-铜、锡-银-铜、锡-锌-铟-铋、锡-锑-银-铟、锡-锌-镍等组成的，还有少数为锡-银-混合稀土组成，上述的无铅锡焊料的不足之处是有的熔点高，有的润湿性小，有的结晶较粗，有的成分多工艺复杂成本高。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种具有熔点低、润湿性好、成本低的无铅焊料，从而为电子产品的加工制造提供优质的焊接材料。
本发明还提供了该无铅焊料的制造方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种无铅焊料，其特征在于它采用下述重量百分比的原料制成的：
铜0.10～5.00％、铈0.01～2.00％、镍0.01～0.15％、余量为锡。
所述的原料重量百分比是：
铜0.7～1.5％、铈0.02～0.5％、镍0.02～0.15％、余量为锡。
无铅焊料的制造方法，其特征在于它按下述步骤进行
(a)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1100℃加入含铜99.95％的精铜，其铜用量与锡的重量比为10∶90，铜10％的锡铜中间合金锭；
(b)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至900～950℃加入氯化钾覆盖液面，再加入含铈99.99％的金属铈，其铈用量与锡的重量比为2.5∶97.5，再将金属铈揿入液态锡内用木制搅拌棒搅拌熔炼成液态锡铈合金后，静置30分钟后铸成含铈2.5％的锡铈中间合金锭；
(c)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1600℃再加入含镍99.95％的精镍，其镍用量与锡的重量比为2.5∶97.5，用木制搅拌棒搅拌均匀熔炼成液态锡镍合金，静置30分钟后铸成含镍2.5％的锡镍中间合金锭；
(d)取(a)项的锡铜中间合金锭1-50重量份，(b)项的锡铈中间合金锭0.4～80.0重量份和(c)项锡镍中间合金锭0.4～6.0重量份和补加余量锡的不足锡量18.6～98.2重量份，加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到含有铜、铈、镍、余量为锡的无铅焊料。
本发明的产品采用的原料是含锡99.95％的精锡，含铜99.5％的精铜，含铈99.99％的金属铈，含镍99.9％的精镍，均为市场销售规范产品，在配料过程严格控制，在生产过程中严格控制工艺参数，在熔炼锡铜中间合金、锡铈中间合金和锡镍中间合金中的两种金属的熔炼温度采用自动监控，而且用干的木制搅拌棒，因为干的木制搅拌棒有去氧化作用，不可用金属搅拌棒，熔融后的合金液要在坩埚内静置30分钟后方可使合金晶粒进一步细化，提高焊丝的润湿性，三种合金共熔炼时严格控制配比以稳定化学成分平衡熔点。
本产品中加入的铈是稀土元素，熔点789℃，沸点3426℃，密度6.77g/cm3，它是灰色活泼金属，在空气中易氧化失去光译，加热燃烧，易溶于酸，是合金材料，它可脱氧、脱硫、均匀细化晶粒、提高机械性能和抗氧化能力，可降低熔点，在合金液面加入的氯化钾为复盖剂，防止燃烧氧化形成铈的化合物和铈的升华，其效果很好。
本发明的产品经信息产业部专用材料质量监督检中心检测，结果如下：
1、原料力学性能、焊点拉伸、剪切试验、QFP引线45°拉伸试验、片式元件焊点剪切试验，检测结果见表1
表1原料力学性能、焊点拉伸、剪切试验、QFP引线45°拉伸试验、片式元件焊点剪切试验检测结果
  样品编号   原料力学试验(N/mm2)   10×5拉伸试片(N/mm2)   10×3剪切试片(N/mm2)   Φ5剪切试片(N/mm2)   QFP引线45°拉伸试验(N)   片式元件焊点剪切试验(N)
  1#   实测值   36.7   58.8   41.9   27.8   35.3   29.6   26.3   67.7
  39.4   94.2   33.0   29.1   26.6   19.2   29.8   62.2
  36.9   67.9   -   -   28.9   20.9   -   -
  均值   37.7   73.6   37.4   28.5   27.1   65.0
  2#   实测值   37.6   52.8   36.5   24.7   19.6   23.6   19.9   46.9
  36.9   59.5   30.8   29.5   19.0   21.0   24.0   41.1
  37.4   56.2   -   -   23.8   20.1   -   -
  均值   37.3   56.2   33.6   27.1   21.4   44.0
2、润湿性检测
选用直径0.6mm焊锡丝，检测结果见表2
表2  润湿性检测结果
  样品编号   润湿开始时间t0(s)  润湿上升时间t1(s)   润湿时间t(s)   最大润湿力Fmax(mN)   最终润湿力Fend(mN)
  1#   1   0.6   0.3   0.9   0.81   0.75
  2   0.7   0.2   0.9   0.79   0.74
  3   0.6   0.3   0.9   0.82   0.81
  4   0.7   0.4   1.1   0.73   0.70
  5   0.8   0.5   1.3   0.66   0.64
  均值   0.7   0.3   1.0   0.76   0.73
  2#   1   0.5   0.2   0.7   0.75   0.69
  2   0.6   0.3   0.9   0.64   0.59
  3   0.6   0.3   0.9   0.60   0.47
  4   0.7   0.3   1.0   0.59   0.54
  5   0.6   0.3   0.9   0.68   0.65
  均值   0.6   0.3   0.9   0.65   0.59
3、化学成分检测
检测结果见表3
表3  化学成分检测结果
  检测项目                           检测结果
  条1   条2   条3   条4   丝5   丝6   丝7   丝8
  Sn   99.25   99.07   98.94   99.13   99.18   99.16   99.17   99.03
  Pb   0.0026   0.002   0.0021   0.0022   0.0021   0.0020   0.0020   0.0020
  Cu   0.66   0.66   0.66   0.63   0.65   0.65   0.64   0.65
  Ni   0.024   0.022   0.11   0.16   0.022   0.022   0.10   0.16
  Ce   0.001   0.057   0.0036   0.058   0.0002   0.041   0.004   0.097
  Sb   0..012   0.005   0.009   0.006   0.011   0.012   0.006   0.003
  Zn   ＜0.0003   ＜0.0003   0.0005   ＜0.0003   0.0027   0.0003   ＜0.0003   ＜0.0003
  Fe   0.002   0.005   ＜0.002   0.004   0.002   0.008   0.003   0.003
  Bi   0.005   0.003   0.004   0.003   0.008   0.004   0.005   0.004
4、扩展率、熔点、金相检测
检测结果见表4
表4  扩展率、熔点、金相检测结果
  检测项目   检测结果
  条1   条2   条3   条4   丝1   丝2   丝3   丝4
  扩展率％   -   -   -   -   81.3   81.4   80.0   78.3
  熔点℃   226   225   226   226   -   -   -   -
  金相   金相组织均匀、细化
结论：检测结果表明，样品金相组织均匀，性能指标优良，可作为无铅焊料产品新品种。
5、性能比较
性能比较见表5
表5性能比较
 比较项目   进口SnAgCu无铅焊料   本发明无铅焊料
 扩展性％   75   78.3-81.4
 润湿性(mN)   61   66
 熔点(℃)   227-230   225-226
 金相(放大200倍)   晶相组织不均匀、晶粒较粗   晶相组织均匀、晶粒细化
 电阻率(μΩ.cm)   1.495   1.27-1.34
 QFP引线45°拉伸试验(N)   23.3   21.4-27.1
 片式元件焊点剪切试验(N)   27.1   44-65
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果：
(a)该方法采用的原料纯度高，工艺过程金属损失低；
(b)由于采用铈使焊丝金相更均匀，更细化，提高了润湿性、延展率、焊接性能，检测熔点为225～226℃，比现有的降低1～2度；
(c)产品质量好，属环保产品，价格便宜。
具体实施方式
实施例1
将含锡99.95％的精锡90kg加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1100℃加入含铜99.5％的精铜10kg，用木制搅拌棒搅拌均匀制成液态锡铜合金，静置30分钟后铸成含铜10％的锡铜合金锭，将含锡99.95％的精锡97.5kg加入石墨坩埚内进行熔化后升温至900-950℃加入含铈99.99％的金属铈2.5kg，加入氯化钾复盖液面，再将金属铈揿入液态锡内用木制搅拌棒搅拌制成液态锡铈锡铈合金后，静置30分钟后铸成含铈2.5％的锡铈中间合金锭；将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1600℃再加入含镍99.95％的精镍97.5kg，用木制搅拌棒搅拌均匀熔炼成液态锡镍合金，静置30分钟后铸成含镍2.5％的锡镍中间合金锭，取上述的锡铜合金锭1kg，锡铈合金锭80kg和锡镍合金锭0.4kg和补加余量锡的不足锡量18.6kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡97.89％、铜0.10％、铈2.00％、镍0.01％为原料制成的本发明产品。
实施例2
取实施例1的锡铜合金锭7kg，锡铈合金锭60kg和锡镍合金锭0.8kg和补加余量锡的不足锡量32.2kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料，得到由锡97.78％、铜0.7％、铈1.5％、镍0.02％为原料制成的本发明产品。
实施例3
取实施例1的锡铜合金锭10kg，锡铈合金锭40kg和锡镍合金锭2.0kg和补加余量锡的不足锡量48kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡97.95％、铜1.0％、铈1.0％、镍0.05％为原料制成的本发明产品。
实施例4
取实施例1的锡铜合金锭20kg，锡铈合金锭20kg和锡镍合金锭3.2kg和补加余量锡的不足锡量56.8kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡97.42％、铜2.0％、铈0.5％、镍0.08％为原料制成的本发明产品。
实施例5
取实施例1的锡铜合金锭30kg，锡铈合金锭4kg和锡镍合金锭4kg和补加余量锡的不足锡量62kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡96.8％、铜3.0％、铈0.1％、镍0.1％为原料制成的本发明产品。
实施例6
取实施例1的锡铜合金锭40kg，锡铈合金锭2kg和锡镍合金锭4.8kg和补加余量锡的不足锡量53.2kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡95.83％、铜4.0％、铈0.05％、镍0.12％为原料制成的本发明产品。
实施例7
取实施例1的锡铜合金锭50kg，锡铈合金锭0.4kg和锡镍合金锭6kg和补加余量锡的不足锡量43.6kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡94.84％、铜5.0％、铈0.01％、镍0.15％为原料制成的本发明产品。
实施例8
取实施例1的锡铜合金锭1kg，锡铈合金锭0.4kg和锡镍合金锭0.4kg和补加余量锡的不足锡量98.2kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡99.88％、铜0.1％、铈0.01％、镍0.01％为原料制成的本发明产品。
实施例9
取实施例1的锡铜合金锭10kg，锡铈合金锭0.8kg和锡镍合金锭0.8kg和补加余量锡的不足锡量88.4kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由98.96％、铜1.0％、铈0.02％、镍0.02％为原料制成的本发明产品。
实施例10
取实施例1的锡铜合金锭7kg，锡铈合金锭6kg和锡镍合金锭0.8kg和补加余量锡的不足锡量86.2kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡99.13％、铜0.7％、铈0.15％、镍0.02％为原料制成的本发明产品。
实施例11
取实施例1的锡铜合金锭7kg，锡铈合金锭6kg和锡镍合金锭6kg和补加余量锡的不足锡量81kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡99.0％、铜0.7％、铈0.15％、镍0.15％为原料制成的本发明产品。
实施例12
取实施例1的锡铜合金锭15kg，锡铈合金锭20kg和锡镍合金锭0.12kg和补加余量锡的不足锡量64.88kg加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到由锡97.97.0％、铜1.5％、铈0.5％、镍0.03％为原料制成的本发明产品。

Claims (3)

1、一种无铅焊料，其特征在于它采用下述重量百分比的原料制成的：
铜0.10～5.00％、铈0.01～2.00％、镍0.01～0.15％、余量为锡。
2、根据权利要求1所述的无铅焊料，其特征在于所述的原料重量百分比是：
铜0.7～1.5％、铈0.02～0.5％、镍0.02～0.15％、余量为锡。
3、如权利要求1或2所述无铅焊料的制造方法，其特征在于它按下述步骤进行
(a)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1100℃加入含铜99.95％的精铜，其铜用量与锡的重量比为10∶90，用木制搅拌棒搅拌均匀熔炼成液态锡铜合金，静置30分钟后铸成含铜10％的锡铜中间合金锭；
(b)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至900～950℃加入氯化钾覆盖液面，再加入含铈99.99％的金属铈，其铈用量与锡的重量比为2.5∶97.5，再将金属铈揿入液态锡内用木制搅拌棒搅拌熔炼成液态锡铈合金后，静置30分钟后铸成含铈2.5％的锡铈中间合金锭；
(c)将含锡99.95％的精锡加入石墨坩埚内进行熔化后升温至1600℃再加入含镍99.95％的精镍，其镍用量与锡的重量比为2.5∶97.5，用木制搅拌棒搅拌均匀熔炼成液态锡镍合金，静置30分钟后铸成含镍2.5％的锡镍中间合金锭；
(d)取(a)项的锡铜中间合金锭1-50重量份，(b)项的锡铈中间合金锭0.4～80.0重量份和(c)项锡镍中间合金锭0.4～6.0重量份和补加余量锡的不足锡量18.6～98.2重量份，加入不锈钢锅内进行熔炼，浇铸成无铅焊料棒，得到含有铜、铈、镍、余量为锡的无铅焊料。
CN 200510011703 2005-05-11 2005-05-11 无铅焊料及制造方法 Expired - Fee Related CN1283411C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510011703 CN1283411C (zh) 2005-05-11 2005-05-11 无铅焊料及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200510011703 CN1283411C (zh) 2005-05-11 2005-05-11 无铅焊料及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1721123A CN1721123A (zh) 2006-01-18
CN1283411C true CN1283411C (zh) 2006-11-08

Family

ID=35911920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200510011703 Expired - Fee Related CN1283411C (zh) 2005-05-11 2005-05-11 无铅焊料及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1283411C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101564803B (zh) * 2008-07-15 2011-11-23 广州冶炼厂 一种无银的锡铋铜系无铅焊料及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103317252B (zh) * 2013-06-03 2015-07-22 北京科技大学 一种铝/铜钎焊用锡基钎料及其制备方法
CN105290636A (zh) * 2015-10-27 2016-02-03 广东中实金属有限公司 一种制备电子级低银高可靠性无铅焊锡膏的锡合金粉
CN117773407B (zh) * 2024-02-27 2024-05-07 江苏银和金属材料有限公司 一种高延展性锡银铜镍焊料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101564803B (zh) * 2008-07-15 2011-11-23 广州冶炼厂 一种无银的锡铋铜系无铅焊料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1721123A (zh) 2006-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI383052B (zh) Low silver solder alloy and solder paste composition
CN1301179C (zh) 无铅焊料及制造方法
CN109158795B (zh) 一种低温焊料合金粉及其制备方法
CN102581507B (zh) 一种锡锌铋多元共晶无铅钎料及制备方法
CN109352208B (zh) 一种Sn-Bi系低银无铅钎料合金及其制备方法
CN1283411C (zh) 无铅焊料及制造方法
CN101862921B (zh) 含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料
CN103008904B (zh) 一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金
CN112342417A (zh) 一种锡基焊料及其制备方法
CN101537546B (zh) 含Pr、Ni、Ga的Sn-Ag-Cu无铅钎料
CN101049657A (zh) 无铅软钎焊料
CN100467192C (zh) 基本上包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)和磷(P)的无Pb焊料合金组合物
CN101579790B (zh) 含Nd、Li、As、In的Sn-Ag-Cu无铅钎料
CN106715040B (zh) 焊料合金以及使用其的安装结构体
CN113789460B (zh) 一种含Si的无铅低温焊料合金及其制备工艺
WO2007082459A1 (fr) Soudure exempte de plomb et son procédé de préparation
CN106825983B (zh) 一种SnAgSbNi系无铅焊锡合金及其制备方法和应用
CN101564803B (zh) 一种无银的锡铋铜系无铅焊料及其制备方法
CN110951989B (zh) 一种高强韧铜锌铝形状记忆合金及其制备方法
CN1439480A (zh) 具有抗氧化能力的无铅焊料
CN100478115C (zh) 无铅焊料
CN100467193C (zh) 一种软钎焊用的无铅焊料
CN101524793B (zh) 含锂和铌的无镉银钎料
CN1730693A (zh) Sn－Zn－Cr合金无铅焊料的制备方法
CN1730695A (zh) Sn－Ag－Cu－Cr合金无铅焊料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: KUNSHAN CHENGLI SOLDERING TIN MANUFACTURIN CO., L

Free format text: FORMER OWNER: MA XIN; APPLICANT

Effective date: 20060519

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20060519

Address after: 215331 No. 2-48 Feng Dong Road, Lu Jia, Kunshan, Jiangsu

Applicant after: Chengli Solder Mfg. Co., Ltd., Kunshan

Co-applicant after: Guangzhou Research Institute of Non-ferrous Metals

Address before: 518100 Guangdong city of Shenzhen province Baoan Xixiang forward two road 76 section of the 75 District of Shenzhen posterland Co. Ltd.

Applicant before: Ma Xin

Co-applicant before: Deng Hesheng

Co-applicant before: Du Kun

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20061108

Termination date: 20160511