一种Sn-Zn-Cu系无铅钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Sn

【技术实现步骤摘要】
一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子制造封装
，涉及一种Sn
‑
Zn
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Cu系无铅钎料。
[0002]本专利技术还涉及一种Sn
‑
Zn
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Cu系无铅钎料的制备方法。

技术介绍

[0003]目前全国的锡铅焊料每年消耗上万吨，而电子电路行业约占70％～80％。因为用于印刷PCB板中的铅很难回收，而且其废弃处理方法对环境存在一定的影响和危害，所以如何回收电子产品中的铅成了一个难题。随着国民环保意识的逐步提升，使电子产品无铅化已经成为了必然，而关于新型高性能无铅钎料技术的研究，不仅可以尽快实现电子产品无铅化的需求，而且也是电子封装技术不断发展的要求，对于电子产品无铅化进程、保护生态环境具有积极意义。在无铅钎料替代锡铅钎料的研究方面，相关技术人员做了大量研究，发现了Sn
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Zn、Sn
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Cu、Sn
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Ag、Sn
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Ag
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Cu等较有潜力的钎料合金系。其中Sn
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Zn系无铅钎料因其低廉的成本、广泛的原材料来源、熔点和Sn
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Pb共晶钎料接近等优势，可以在现有生产设备基础上不用做太大的调整，就可以实现无铅化生产要求。另一方面，共晶Sn
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Zn无铅钎料和Sn
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Pb钎料二者对比，其焊点不仅具有较好抗剪强度的优势，同时，也具有明显的电迁移效应优势。在室温条件下，比Sn
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Pb抗疲劳性能更好。向Sn
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Zn合金钎料中添加合金元素可以有效改善其性能，添加合金元素可以有效改善其性能，添加合金元素可以改善钎料的润湿性能，同时有利于提高钎料的抗氧化性能和抗腐蚀性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料，通过添加铜、银等合金元素，改善Sn
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Zn
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Cu无铅钎料的润湿性、抗氧化性、力学性能、导电率等性能。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的第一个技术方案是，一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料，各组分按质量百分比包括Sn89
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98％，Zn0.1
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2％，Cu0.1
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2％，Ag0.5
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2.5％，以上组元质量百分比之和为100％。
[0007]本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的制备方法，具体按以下步骤实施：
[0008]步骤1，按分质量百分比称取Sn89
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98％，Zn0.1
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2％，Cu0.1
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2％，Ag0.5
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2.5％，称取后对各组分进行清洗；
[0009]步骤2，将称取的Sn、Zn，放入石英坩埚进行熔融，倒入模具中得到合金1；
[0010]步骤3，将合金1与Cu、Ag进行熔融，倒入模具中得到合金2；
[0011]步骤4：将熔炼好的合金2倒入模具冷却，得到Sn
‑
Zn
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Cu系无铅钎料。
[0012]本专利技术的第二个技术方案的特点还在于：
[0013]其中步骤1中各组分分别为纯Sn、纯Zn、纯Cu、纯Ag；
[0014]其中步骤1中清洗采用超声清洗，去除表面杂质成分，清洗10min，清洗后烘干；
[0015]其中步骤2中熔融过程为：在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为400～420℃，待材料完全熔融后，保温30分钟，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌；
[0016]其中步骤3中熔融过程为：在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为900～1000℃，待材料完全熔融后，保温30分钟，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌，最后倒入模具中得到合金2。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术的一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料较其他同系钎料，导电率较好，焊点抗拉强度有所提高，综合性能好；对于电子产品无铅化及保护生态环境具有积极意义；成本低廉，原材料来源广泛，熔点和Sn
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Pb共晶钎料接近，可以在现有生产设备基础上不用做太大的调整，就可以生产。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0020]本专利技术提供了一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料，各组分按质量百分比包括Sn89
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98％，Zn0.1
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2％，Cu0.1
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2％，Ag0.5
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2.5％，以上组元质量百分比之和为100％；
[0021]本专利技术还提供了一种电子封装用Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的制备方法，具体步骤如下：
[0022]步骤1，将纯度接近100％的Sn粒、Zn粒、Cu粒、Ag粒钎料成分，按照合金成分，用电子天平称取所需克数，使用超声清洗，去除表面杂质成分，清洗10min，清洗后烘干；
[0023]步骤2，将Sn、Zn放入石英坩埚，在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为400～420℃，待材料完全熔融后，保温30min，为了保证钎料的均匀性，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌，最后倒入模具中得到合金1；
[0024]步骤3，将合金1与Cu、Ag在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为900～1000℃，待材料完全熔融后，保温30min，为了保证钎料的均匀性，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌，最后倒入模具中得到合金2；
[0025]步骤4，将熔炼好的合金2倒入模具冷却。
[0026]其中本专利技术专利的Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的各组元合金元素的功能和作用如下：
[0027]Ag元素可以缩小熔程，细化钎料组织，可以提高钎料抗腐蚀性能；
[0028]Zn元素可以改善钎料的硬度和抗剪强度；
[0029]Sn元素可使钎料熔点降低，改善钎料铺展性能，提高剪切强度；
[0030]Cu元素可以降低熔点，改善润湿性。
[0031]实例1
[0032]本专利技术提供的一种电子封装用Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的原料成分为：Sn98.6％，Zn 0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料，其特征在于，各组分按质量百分比包括Sn89
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98％，Zn0.1
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2％，Cu0.1
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2％，Ag0.5
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2.5％，以上组元质量百分比之和为100％。2.一种Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，按分质量百分比称取Sn89
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98％，Zn0.1
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2％，Cu0.1
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2％，Ag0.5
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2.5％，称取后对各组分进行清洗；步骤2，将称取的Sn、Zn，放入石英坩埚进行熔融，倒入模具中得到合金1；步骤3，将合金1与Cu、Ag进行熔融，倒入模具中得到合金2；步骤4：将熔炼好的合金2倒入模具冷却，得到Sn
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Zn
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Cu系无铅钎料。3.根据权利要求1所述的一种Sn

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，高俊，朱子越，王刚，许恒瑞，雷龙宇，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：