一种无铅焊料制造技术

本发明专利技术涉及了一种无铅焊料合金，属于焊接和电子封装领域。该焊料合金包含以下组分及各组分重量百分比分别是：Ag:1％

【技术实现步骤摘要】
一种无铅焊料


[0001]本专利技术属于焊接及焊接材料
，尤其涉及一种无铅焊料。

技术介绍

[0002]Sn
‑
Pb焊料(共晶成分为Sn
‑
37Pb)以其焊接性能好、在Cu基板上的润湿性能良好、熔点低、价格便宜等优点，长期以来被广泛运用于现代电子线路板的连接和组装中。但随着微细间距器件的发展，组装密度愈来愈高，焊点愈来愈小，而其所承载的力学、电学和热学负荷则愈来愈重，对可靠性要求日益提高，传统的Sn
‑
Pb合金由于其抗蠕变性差，剪切强度较低等，已经难以满足现代电子工业对可靠性的要求。同时，铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类生活环境和安全带来较大的危害，因此，基于地区立法、市场竞争及人们对自身健康和生存环境的关注，在电子制造业实行无铅化已势在必行。
[0003]近年来的不断研究和挑选，运用比较广泛主要包括Sn
‑
Ag系，Sn
‑
Cu系和Sn
‑
Ag
‑
Cu系无铅焊料。其中Sn
‑
Ag
‑
Cu系具有接近共晶成分的熔化温度，具有较好的焊接可靠性和工艺良率，润湿性好，综合性能优异已成为国际上标准的无铅焊锡合金。但是，现今的Sn
‑
Ag
‑
Cu焊料在综合力学性能、可靠性方面仍有待提高，难以满足现代电子工业苛刻服役环境下的应用需求。因此，研发一款无铅环保、综合力学性能良好、高可靠性的无铅焊料是本
亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是克服现有合金焊料的缺陷和不足，提供一种新型高可靠的无铅焊料合金。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目标，本专利技术提出了一种无铅焊料，所述无铅焊料具有以下金属元素组分以及质量百分比：
[0006]Ag:1％
‑
5％，Cu：0.1％
‑
2％，Bi：0.5％
‑
5％，Sb：0.5％
‑
3％，Ti：0.1
‑
1.5％，该无铅焊料还包括Ge和Ce的一种或两种，其中，Ge：0.1％
‑
3％，Ce：0.01％
‑
0.2％，其余元素为Sn。
[0007]优选的，Ag的含量在2％
‑
4％之间，Cu的含量在0.3％
‑
1.0％之间。
[0008]优选的，Sb的含量在0.7％
‑
2％之间。
[0009]优选的，Bi的含量在0.7％
‑
4％之间。
[0010]优选的，Ti的含量在0.3％
‑
1.0％之间。
[0011]优选的，Ge的含量在0.3％
‑
2％之间。
[0012]优选的，Ce的含量在0.03％
‑
0.1％之间。
[0013]本专利技术还提出上述一种无铅焊料的制备方法，该制备方法如下：
[0014]1)制备中间合金；所述的Ag、Cu、Bi、Sb、Ti、Ge、Ce合金元素以Sn
‑
X的形式添加，即制备Sn
‑
Ag、Sn
‑
Cu、Sn
‑
Bi、Sn
‑
Sb、Sn
‑
Ti、Sn
‑
Ge、Sn
‑
Ce中间合金，制备步骤如下：分别将纯度为99.99％的Sn和Ag、Sn和Cu、Sn和Bi、Sn和Sb、Sn和Ti、Sn和Ge、Sn和 Ce，按一定的合金配比加入到真空感应熔炼炉中，对真空熔炼炉进行抽真空和洗气处理，反复三次后，充入氩气，
在氩气保护环境下加热至500
‑
1400℃，保证合金充分熔化，保温1h，使得合金熔化均匀，然后真空浇注，分别得到Sn
‑
Ag、Sn
‑
Cu、Sn
‑
Bi、Sn
‑
Sb、Sn
‑
Ti、Sn
‑
Ge、 Sn
‑
Ce中间合金；
[0015]2)按照预设的质量比称取上述的中间合金，不足的Sn以99.99％纯金属Sn的形式添加，并对其进行超声清洗，随后用真空感应熔炼炉对其进行熔炼，对真空熔炼炉进行抽真空和洗气处理，反复三次后，充入氩气，在氩气保护环境下进行熔炼，熔炼过程中功率匀速增加，温度控制在600℃
‑
700℃之间，在各个原料金属完全融化过后，进行保温1h，使合金熔炼均匀，最后浇铸进入模具中初步制得该合金。
[0016]优选的，该方法还包括如下步骤：
[0017]在步骤1)浇铸得到中间合金之后，对中间合金再进行一次重熔，继续用真空感应熔炼炉对其进行重熔，对真空熔炼炉进行抽真空和洗气处理，反复三次后，充入氩气，在氩气保护环境下进行熔炼，熔炼过程中功率匀速增加，重熔温度控制在500℃
‑
650℃，在合金完全融化过后，进行保温1h，最后浇铸进入模具中得到中间合金。
[0018]优选的，该方法还包括如下步骤：
[0019]在步骤2)浇铸得到焊料合金之后，对焊料合金再进行一次重熔，继续用真空感应熔炼炉对其进行重熔，对真空熔炼炉进行抽真空和洗气处理，反复三次后，充入氩气，在氩气保护环境下进行熔炼，熔炼过程中功率匀速增加，重熔温度控制在400℃
‑
450℃，在合金完全融化过后，进行保温1h，最后浇铸进入模具中得到最终的焊料合金。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
[0021]本专利技术的合金兼具优良的强度和较好的塑性，相较于传统的SAC305和SAC387合金，其强度有很大幅度提高，同时能保持较好的塑性，而且其抗氧化性能得到较大提升，润湿性较好，实用性得到较大提高。
附图说明
[0022]图1为实施例6、8与对比试样在280℃空气环境下保温1小时的热重分析曲线：(1)代表SAC387，(2)代表SAC387
‑
1Bi
‑
1Sb
‑
1Ge
‑
0.6Ti，(3)代表SAC387
‑
1Bi
‑
1Sb
‑
1Ge
‑
0.4Ti
‑
0.05Ce；
[0023]图2为SAC387
‑
1Bi
‑
1Sb
‑
0.4Ti
‑
0.5Ge(实例4)金相图；
[0024]图3为SAC387
‑
1Bi
‑
1Sb
‑
1Ge
‑
0.6Ti(实例6)金相图；
[0025]图4为SAC387
‑
1Bi...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无铅焊料，其特征在于，所述无铅焊料具有以下金属元素组分以及质量百分比：Ag:1％
‑
5％，Cu：0.1％
‑
2％，Bi：0.5％
‑
5％，Sb：0.5％
‑
3％，Ti：0.1
‑
1.5％；该无铅焊料还包括Ge和Ce的一种或两种，其质量百分比为：Ge：0.1％
‑
3％，Ce：0.01％
‑
0.2％，其余元素为Sn。2.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Ag的含量在2％
‑
4％之间，Cu的含量在0.3％
‑
1.0％之间。3.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Sb的含量在0.7％
‑
2％之间。4.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Bi的含量在0.7％
‑
4％之间。5.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Ti的含量在0.3％
‑
1.0％之间。6.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Ge的含量在0.3％
‑
2％之间。7.根据权利要求1所述的一种无铅焊料，其特征在于，Ce的含量在0.03％
‑
0.1％之间。8.所述权利要求1
‑
7所述的任一种无铅焊料的制备方法，其特征在于，该制备方法如下：1)制备中间合金；所述Ag、Cu、Bi、Sb、Ti、Ge、Ce合金元素以Sn
‑
X的形式添加，即制备Sn
‑
Ag、Sn
‑
Cu、Sn
‑
Bi、Sn
‑
Sb、Sn
‑
Ti、Sn
‑
Ge、Sn
‑
Ce中间合金，制备步骤如下：分别将纯度为99.99％的Sn和A...

【专利技术属性】
技术研发人员：董自强，杨体鑫，游康东，王刚，彭巨擘，蔡珊珊，刘晨，
申请(专利权)人：云南锡业集团控股有限责任公司研发中心，
类型：发明
国别省市：