一种含Ｓｉ和Ｇｅ的ＳｎＡｇＣｕ系无铅焊料制造技术

本发明专利技术涉及一种含Ｓｉ和Ｇｅ的ＳｎＡｇＣｕ系无铅焊料，其特征在于它由Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐ和余量Ｓｎ组成或由Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｏ、Ｐ和余量Ｓｎ组成含Ｓｉ和Ｇｅ的ＳｎＡｇＣｕ系无铅焊料，该无铅焊料具有合金化程度高，焊料结晶组织均匀细化，防止熔融Ｃｕ、焊料润湿性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，且成本低的优点及效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，属无铅焊接材料。
技术介绍
重视环保、提倡绿色产品是当今世界经济发展的大趋势，应全球环境保护法和电 子信息及电器行业的发展要求，对电子信息产品和电器产品实现无铅化是一种必然趋势， 研发高性能、低成本、满足实用性及高可靠性要求的低银无铅焊料也是国内外发展趋势，目 前银含量高的Sn4. 8AgO. 7、 Sn3Ag0. 5系无铅焊料在市场上占有很大份额，由于该焊料含银 高、成本高、无法被国内用户所接受，特别是目前的波峰焊工艺中，对低银无铅焊料的期望 甚高，其用量大，材料成本问题显得尤为重要，而银为贵金属，其资源有限，随经济的快速发 展，各行业对Ag的需求大幅增长，其价格随经济变化大幅上涨，使目前的含银无铅焊料成 本上涨近一倍，因此研发高性能、低成本、实用性强的第二代SnAgCu的低Ag无铅焊料是焊 接材料行业及用户共同关注的课题，研发新一代低Ag无铅焊料满足市场需求，使无铅焊料 更加环保更加经济实用。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足，而提供一种抗氧化性能 良好、银含量低、熔点、润湿性较好、实用性强、使用可靠的含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊 料，降低了成本，又满足波峰焊工艺使用要求，也可应用于多种焊接材料产品使用。 本专利技术的目的是通过下列技术方案实现的 —种含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，它由下述重量百分比的原料组成 Ag 0. 1 2. 0%、Cu 0. 5 0. 9%、 Si 0. 001 0. 01%、 Ge 0. 001 0. 01%、Ni 0. 01 0. 05%、 P 0. 001 0. 01%和余量Sn。所述原料各组分的重量百分比的是 Ag 0. 1 2. 0%、Cu 0. 5 0. 9%、 Si 0. 001 0. 01%、Ge 0. 001 0. 01%、Co 0.01 0.05%、P 0. 001 0. 01 %和余量Sn。本专利技术的无铅焊料是在SnAgCu系的无铅焊料基础上进行了参数调正及补充完善，并降低银用量后加入Si和Ge元素，利用半金属Si和Ge元素从固_液相变时，熔化后体积縮小的特点在SnAgCu系无铅焊料中起到相互变质作用，促使该无铅焊料结晶组织明显细化，在焊料中可明显细化PSn初晶相，对焊料中金属化合物分布更加均匀，形成细小分散的共晶体，并起到防止焊料合金加温过程中氧化物的发展，组成了性能优异的SnAgCuSiGe无铅焊料。 在SnAgCuSiGe无铅焊料中加入Ni与P或Co与P元素，组成SnAgCuSiGeNiP， SnAgCuSiGeCoP系列无铅焊料产品，添加Ni、 Co可明显改善焊料合金的结晶状态，利用Ni、 Co的原子半径与Cu元素的原子半径接近具有很强的置换特性，起到了抑制焊料中Cu6Sn5 柱晶相的形成及长大，形成稳定的(Ni、Cu)6Sn5相和(Co、 Cu)6Sn5相金属化合物，改善了焊料结晶组织及流动性变好，并改善了焊接界面金属化合物层的形态，界面层由凹凸面变 得平滑，为提高可靠性提供有利条件，本专利技术的Ni或Co用量各为0. 01 0. 05%;加入的P 元素可更好的改善焊料的抗氧化性能及润湿性，用量为0. 001 0. 01 % ，通过添加上述Si、 Ge、 Ni、 Co、 P元素与银含量低的SnAgCu无铅焊料中，能满足实现低银很无铅焊料的实用性 能要求。 本专利技术的含Si和Ge及Ni与P或Co与P的SnAgCu系无铅焊料，其合金化程度高， 焊料结晶组织均匀细化，防止熔融Cu的作用，焊料润湿性、焊接性、抗氧化能力大幅度提 高，成本低，能满足波峰焊工艺使用要求，可应用于多种焊接材料产品，如低Ag无铅焊条、 低Ag无铅焊锡丝、焊膏用的低Ag无铅焊锡粉。 本专利技术的无铅焊料采用SnAgCu系无铅焊料常生产方法制备，将Si、Ge、Ni、Co和P采用先制成中间合金再加入，即制成Cu-16% Si中间合金，Sn-2X Ge中间合金、Sn-2X Ni，Sn-2% Co中间合金和Sn-5% P中间合金，保证了无铅焊料的制造质量。 由于采取上述技术方案使本专利技术与已技术相比具有如下优点及效果 (a)该无铅焊料合金化程度高，焊料结晶组织均匀细化，防止熔融Cu、焊料润湿性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，且成本低，满足波峰焊工艺使用要求； (b)与已有的焊料对比，连结强度、延伸率蠕变破断时间均有提高、铜熔融量减打、浸焊4小时氧化渣降低，其熔点和密度接近并有提高。具体实施例方式表1为实施例原料组成用量 <table>table see original document page 4</column></row><table> 按上述实施例原料用量，将Si 、 Ge、 Ni 、 Co、 Cu和P采用先制成中间合金再加入，即 制成Cu-16% Si中间合金，Sn-2% Ge中间合金、Sn_2% Ni中间合金，Sn_2% Co中间合金 和Sn-5% P中间合金，进行熔炼。 实施例1-8的产品焊料熔流点固相线217t:，液相线222_227°C， 。C，实施例与已有技术性能比较结果，见表2 表2为实施例与已有技术性能比较结果 <table>table see original document page 5</column></row><table> 对比例1#组分为Sn99 % 、 AgO. 3 % 、 CuO. 7 % ，对比例2#组分为Sn96. 5 % 、 Ag3. 0%、CuO. 5%，对比例1-2的产品焊料熔流点固相线217"，液相线217 227°C。 对比结果表明与已有的焊料对比，连结强度提高2 10 (N/mm2)，延伸率提高5 10 (% )、蠕变破断时间提高21. 8 23. 1 (hr)、铜熔融量降低40 50%、浸焊4小时氧化渣 降低42 43%，其熔点和密度接近。权利要求一种含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成Ag 0.1～2.0％、Cu 0.5～0.9％、Si 0.001～0.01％、Ge 0.001～0.01％、Ni 0.01～0.05％、P 0.001～0.01％和余量Sn。2. 根据权利要求1所述的含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，其特征在于所述原料各组分的重量百分比的是Ag 0. 1 2. 0%、Cu 0. 5 0. 9%、Si 0. 001 0. 01%、Ge 0. 001 0. 01%、Co 0.01 0.05%、P 0. 001 0. 01 %和余量Sn。全文摘要本专利技术涉及一种含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，其特征在于它由Ag、Cu、Si、Ge、Ni、P和余量Sn组成或由Ag、Cu、Si、Ge、Co、P和余量Sn组成含Si和Ge的SnAgCu系无铅焊料，该无铅焊料具有合金化程度高，焊料结晶组织均匀细化，防止熔融Cu、焊料润湿性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，且成本低的优点及效果。文档编号B23K35/26GK101780608SQ20101014401公开日2010年7月21日 申请日期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Ｓｉ和Ｇｅ的ＳｎＡｇＣｕ系无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成：Ａｇ０．１～２．０％、Ｃｕ０．５～０．９％、Ｓｉ０．００１～０．０１％、Ｇｅ０．００１～０．０１％、Ｎｉ０．０１～０．０５％、Ｐ０．００１～０．０１％和余量Ｓｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁清峰，严剑，赵伟明，
申请(专利权)人：天津市恒固科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]