本发明专利技术公开了一种无铅抗氧化含稀土ＳｎＺｎ合金焊料，由以下重量百分比原料制成的合金：微量Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐ，Ｅｒ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｚｎ，余量Ｓｎ。本发明专利技术具有抗氧化性能好，润湿性好，机械强度高，抗蠕变性能好的优点，熔点与ＳｎＰｂ熔点相当，不铜析，适用于波峰焊和回流焊以及传统的钎焊封装装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种焊料，尤其涉及适用于传统的电子组装技术中的波峰焊和回流焊的一种无铅抗氧化含稀土SnZn合金焊料。
技术介绍
软钎焊是一种十分古老而实用的技术，主要采用Sn63-Pb37共晶成分为基础的合金体系，这种锡铅合金共晶温度为183℃，具有良好的力学性能和工艺性能，使用历史悠久，积累了大量的生产和实际应用经验，同时原料成本低廉，资源广泛，所以在工业上获得了广泛的应用。但铅有毒，当废弃电子电器填埋处理时，焊料中的Pb遇酸雨或地下水，形成Pb2+，溶于地下水，进入人们的供水链从而进入人体内，导致铅中毒。全世界发起许多倡议寻找合适的无铅焊料合金代替Sn63-Pb37焊料合金，同时，需要高强度的高抗疲劳性的无铅合金，以提高焊点的性能来满足集成电路(IC)和IC组装技术发展的需要。欧盟出于环保考虑，已通过了电子电器设备废弃法令(WEEE)，明确宣布自2006年7月1日起电器电子产品必须实现无铅化。当今人们正在积极寻求SnPb焊料的替代品。SnPb焊料的最佳替代品是SnCu、SnAg、SnAgCu、SnZn、SnZnRE等钎料合金。由于Sn-3.5Ag合金熔点为221℃，Sn-0.7Cu合金熔点为227℃，Sn-3.5(4.8)Ag-0.7Cu三元共晶合金熔点为217℃，这比SnPb焊料的熔点183℃高很多，从而导致插件波峰焊或回流焊时的焊接工艺温度必须提高到250℃～270℃，一般电子元件的耐热温度是大约230℃，钎焊温度已接近电路板材料的极限，这样导致难以让通过锡铅焊料来钎焊电子元件的表面固定装置和工艺简单地直接使用这类焊料合金。这种合金仅用于波峰焊接，而且要在工艺上采取一些特殊措施，防止电子元件及电路板在高温下过热损坏。高熔点无铅焊料合金带来的另一个问题就是，由于相应的钎焊温度的提高从而带来了焊料合金容易氧化，影响焊接质量。Sn-9Zn合金熔点为197℃，因而如果锡锌焊料用于钎焊电子元件，传统的表面固定装置和电子元件可以直接使用，并且SnZn合金的机械性能优于SnPb合金，但SnZn合金的焊接性差。但Zn易氧化，因为Zn的氧化层是疏松的，它不能有效地阻止Sn-Zn合金进一步被氧化，因而其氧化过程是连绵不断的，导致在焊料表面形成厚的氧化膜，结果如果在空气中进行焊接，必然造成润湿性变差、焊渣多、焊膏的保存稳定性差等问题。这种无铅焊料液态合金易氧化的现象对于无铅焊料合金的实际应用造成了很大的困难，尤其在波峰焊条件下，液态合金在高温下表面氧化很快，一旦氧化渣漂移并粘附到焊接区域，将导致严重的焊点焊接不良，会造成焊接废品。因此，当今SnPb焊料的研究很迫切。综观当今国内外所出现的SnZn焊料的专利，发现解决SnZn焊料综合性的专利很少。例如专利CN1316312A和CN1478009A所公布的SnZn焊膏，它主要是通过向助焊剂中加入能和焊粉反应生成保护膜防止焊粉氧化的有机物质来提高焊膏的抗氧化能力，但没有从合金焊粉本身彻底解决焊粉的抗氧化能力，同时焊料熔点偏高；专利CN1286655A所公布的SnZn焊粉专利，主要是用丙二酸对SnZn焊粉进行预处理，在SnZn焊粉表面形成一层有机保护膜来防止SnZn焊粉在焊接过程中氧化，但也是没有从焊料合金本身彻底解决焊粉的抗氧化能力，同时操作时要用到惰性气体，成本高，同时焊料熔点偏高；专利CN1139607A所公布的SnZn焊粉，虽说解决了SnZn焊粉熔点偏高的问题，但由于SnZn焊粉中加入了一定量的Bi元素，导致焊粉脆性大，同时没有解决SnZn焊粉的抗氧化能力差的问题；专利1304344A所公布的SnZn焊料，解决了SnZn焊料的脆性问题，降低了焊粉的熔点，提高了焊粉的机械强度，解决了铜析问题，但仍没有解决SnZn焊料抗氧化能力差的问题；专利CN1050150A所公布的SnZn焊料，熔点太低，不适合电路板的焊接；专利CN1421296A所公布的SnZn合金焊料，虽降低了焊料的熔点，解决了SnZn焊料在冶炼中的氧化问题，但在冶炼过程中要用到真空系统，成本高，同时焊料脆性大，焊料在钎焊过程中的抗氧化能力也很差；专利CN1443626A所公布的SnZn合金焊料，加入适量的Al解决了焊料抗氧化能力差的问题，但机械强度差，抗蠕变能力不高。本专利技术就是根据SnZn焊料的特点，开发一种新型的无铅SnZn焊料合金。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种焊料，尤其提供适用于传统的电子组装技术中的波峰焊和回流焊的一种无铅抗氧化含稀土SnZn合金焊料，克服了传统SnZn焊料抗氧化能力差、润湿能力低、机械物理性能差，熔点高、铜析等缺点。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种无铅抗氧化含稀土SnZn合金焊料，由以下原料制成的合金微量Cu，Ni，P，Er，In，Bi，Sb，Zn，余量Sn。所述原料优选为以下重量百分比组分Cu 0.01％～0.5％；Ni 0.001％～0.5％；P 0.001％～0.1％；Er 0.001％～0.5％；In 0.001％～0.5％；Bi 0.075％～5％；Sb 0.01％～5％；Zn 8-10％；余量为Sn至100％。所述原料Zn优选重量百分比为9％。本专利技术还提供了上述无铅抗氧化含稀土SnZn合金焊料的制备方法，包括(1)按重量比将氯化钾∶氯化锂＝(1～1.6)∶(0.8～1.2)的混合盐在450℃～550℃下熔化后浇在称好的锡上；(2)将温度升至600℃～800℃，待锡熔化后，将称量好的铜、镍、铟、铋、锑加入到熔融的锡液当中，搅拌，形成合金；(3)待其熔化均匀后，用壁上带孔的不锈钢钟罩将市售P元素和稀土Er迅速压入上述熔融的合金中，转动钟罩；待P元素和稀土Er完全熔化后，再将Zn加入到熔融的合金当中，搅拌；待Zn完全熔化后，保温1～2小时，搅拌，使合金均匀化，静置出炉，凝固后去除表面的混合盐，即得所述焊料。本专利技术在SnZn焊料中加入了0.001％-0.1％的元素P。由于SnZn焊料中的Zn易在合金冶炼和钎焊过程中被空气中的氧气氧化，导致钎料合金的润湿性变差，易形成焊渣，导致焊接不良。本专利技术在SnZn焊料中添加0.001％-0.1％的元素P可以有效地阻止焊料合金的氧化。这是因为元素P的集肤效应，在焊料锅内熔融焊料合金的上表面形成一层连续的集化膜保护层，另一方面，焊料中元素Cu的存在也促进了P的集肤效应，可以阻碍焊料合金继续直接与周围的空气相互接触，保护焊料合金不被继续氧化，改进其润湿性。P在焊料表面发生的氧化反应为，但P的含量必须适量，当微量元素P添加量过少时，其含量不足以在液面形成连续的表面保护层，故合金的抗氧化性不足，反之，当微量元素添加太多时，由于其本身溶解度较小，易于形成高熔点的第二相或夹杂物，从而影响合金的一些基本物理性能，如粘度、流动性等液态物理性能，以及凝固后的显微组织及力学性能等。合适的添加量应保持在这两者之间，既添加含量足以在表面形成一层连续而致密的表面保护膜，同时又不在体相内产生不希望的高熔点第二相或其他夹杂物。本专利技术在SnZn焊料合金中添加0.01％～0.5％的铜后，可以在软钎焊操作过程中抑制母材铜这种典型的导线向焊料的渗透，减小存在与钎焊区域内的铜浓度差，从而使脆性化合物层减缓生长。同时，Cu的添加能增加焊料的机械强度。如果Cu的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无铅抗氧化含稀土ＳｎＺｎ合金焊料，由以下原料制成的合金：微量Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐ，Ｅｒ，Ｉｎ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｚｎ，余量Ｓｎ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁飞，
申请(专利权)人：东莞市中实焊锡有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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