一种电子封装用低成本抗老化钎料及其制备方法，它涉及软钎料及其制备方法，本发明专利技术解决了现有的低含银量无铅钎料的含银量仍较高、添加元素种类多、冶金制备复杂、易产生固化裂纹及熔点较高的技术问题。本钎料由0.60％～0.79％的Ag、0.50％～0.90％的Cu、0.02％～0.20％的Ni、2.10％～4.00％的Bi和余量的Sn组成。制备方法：将锡、银、铜、镍和铋进行两次熔炼，得到钎料。本钎料熔点仅为205℃～219℃、润湿性和可焊性良好，成本比SAC305钎料降低30％～43％，该钎料的焊点强度、抗高温老化性能比SAC305和SAC0307提高。可用于电子组装、封装的手工焊、波峰焊和再流焊领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软钎料及其制备方法
技术介绍
SnAgCu系钎料合金作为替代传统SnI^b钎料受到广泛认可，目前较为公认并且普遍使用的包括美国推荐的Sn 3. 9Ag 0. 6Cu，欧盟推荐的Sn 3. 8Ag 0. 7Cu，以及日本推荐的Sn 3. OAg 0. 5Cu。以上钎料含银量普遍在3%以上，在无铅电子封装领域被广泛的应用，其工艺参数相对成熟。但是，较高的含银量会导致钎料内部生成较多的Ag3Sn金属间化合物生成，钎焊接头耐冲击性能下降，更重要的是较高的银含量使钎料的成本升高； 如果钎料中银含量的降低将导致其内部形成的Ag3Sn化合物减少，钎料的硬度、强度等均有所下降，在高温服役老化条件下其可靠性有明显下降，同时含银量的降低也使其熔点、润湿性等焊接特性变差。现有的低含银量钎料有多种，申请号为200310115384.3的中国专利公开的 SnAgCu系低含银量钎料的银含量控制在2 % 3 %，并加入了多种稀土元素，其成本并没有得到明显降低。申请号为20081006^62. 8的中国专利公开的SnAgCu系低含银量钎料，除 31148、01主元素外加入附、313、？、66、8丨及化等多种元素，使钎料的抗氧化性和润湿性得到改进，但原料中元素种类多将导致熔炼过程复杂，加工成本增加。申请号为2009102327M. 9 的中国专利公开的低含银量SnAgCuBi无铅钎料，获得了较低的熔化温度，但该钎料在应用时，由于熔化过程的固液相温度差高达50°C 60°C，固液相温度差过大，极易产生固化裂纹，同时钎料内部组织变脆，韧性下降；目前市场上销售的一种低银钎料SAC0307，其中Sn 99%,Ag 0. 3%,Cu 0. 7%，其成本比型号为 SAC305 (其 Sn :96. 5%,Ag 3. 0%,Cu :0. 5% ) 的含银钎料降低40%，但是SAC0307钎料的熔点在217°C 223°C，较SAC305等高银钎料熔点升高，润湿性较差，强度较低，难以满足工程需要。综上所述，目前公开的低含银量无铅钎料存在以下问题含银量仍较高，添加元素种类多，冶金制备复杂，钎料组织易产生固化裂纹及熔点较高。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的低含银量无铅钎料的含银量仍较高、添加元素种类多、冶金制备复杂、易产生固化裂纹及熔点较高的技术问题，而提供。本专利技术的一种电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由0. 60% 0. 79%的 Ag、0. 50% 0. 90% 的 Cu、0. 02% 0. 20% 的 Ni、2. 10% 4. 00% 的 Bi 和余量的 Sn 组成。本专利技术的电子封装用低成本抗老化钎料的制备方法按以下步骤进行一、按质量百分比为 Ag 0. 60% 0. 79%, Cu 0. 50% 0. 90%, Ni :0. 02% 0. 20%, Bi :2. 10% 4. 00%和余量的Sn称取银、铜、镍、铋和锡；二、将步骤一称取的锡放入熔炼器皿中，通入氩气保护，先升温至480°C 530°C，当锡完全熔化后，将步骤一称取的银、铜、镍和铋加入到熔炼器皿中，搅拌，在温度为480°C 530°C的条件下熔炼7min lOmin，然后降温至 350°C 400°C保温25min 40min，停止加热并在氩气保护下冷却至室温，得到固态金属； 三、将步骤二中得到的到固态金属在氩气保护下升温至480°C 530°C熔炼8min lOmin， 再降温至350°C 400°C保温25min 40min，冷却后得到电子封装用低成本抗老化钎料。本专利技术的电子封装用低成本抗老化钎料降低钎料成本的同时获得优良的可焊性及综合力学性能，该钎料的含银量0. 60% 0. 79%，含银量较低，其熔点仅为205°C 219°C、润湿性良好，具有良好的可焊性。相对SAC305钎料而言，其成本可降低30% 43%， 钎料的熔点和润湿性均有指标改善，钎焊接头的抗剪切强度提高38%以上，抗高温老化性能明显提高。与SAC0307钎料相比，钎料的熔点和润湿性均有明显改善，同时钎焊接头的抗剪切强度提高50%以上；该钎料与Cu、Ni焊盘连接接头的微观组织中界面化合物层较薄， 抗时效老化、抗电迁移性好，其连接接头的抗剪切、冲击等综合力学性能优良。本专利技术的电子封装用低成本抗老化钎料降低钎料添加元素种类只有Ag、Cu、Ni、和Bi四种，制备工艺简单；同时该钎料固液相温差仅为8°C 10°C，固液相温差小，有效减少了固化裂纹的产生， 改善了焊接缺陷对可靠性的影响；该钎料的主要应用于电子组装、封装的手工焊、波峰焊和再流焊领域。附图说明图1是具体实施方式十五中低银钎料SAC0307的差热扫描曲线图；图2是具体实施方式十五制备的电子封装用低成本抗老化钎料的差热扫描曲线图；图3是具体实施方式十五制备的电子封装用低成本抗老化钎料的微焊点通电58小时后的扫描电镜照片；图4是具体实施方式十五中SAC305钎料的微焊点通电58小时后的扫描电镜照片。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的一种电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由 0. 60% 0. 79% 的 Ag、0. 50% 0. 90% 的 Cu、0. 02% 0. 20% 的 Ni、2. 10% 4. 00% 的Bi和余量的Sn组成。本实施方式的电子封装用低成本抗老化钎料降低钎料成本的同时获得优良的可焊性及综合力学性能，该钎料的含银量0. 60% 0. 79%，含银量较低，其熔点仅为205°C 219°C、润湿性良好，具有良好的可焊性。相对SAC305钎料而言，其成本可降低30% 43%， 钎料的熔点和润湿性均有指标改善，钎焊接头的抗剪切强度提高40 %以上，抗高温老化性能明显提高。与SAC0307钎料相比，钎料的熔点和润湿性均有明显改善，同时钎焊接头的抗剪切强度提高50%以上；该钎料与Cu、Ni焊盘连接接头的微观组织中界面化合物层较薄， 抗时效老化、抗电迁移性好，其连接接头的抗剪切、冲击等综合力学性能优良。本专利技术的电子封装用低成本抗老化钎料降低钎料添加元素种类只有Ag、Cu、Ni、和Bi四种，制备工艺简单；同时该钎料固液相温差仅为8°C 10°C，固液相温差小，有效减少了固化裂纹的产生， 改善了焊接缺陷对可靠性的影响。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由0. 63% 0. 75%的Ag、0. 60% 0. 80%的Cu、0. 05% 0. 18%的 Ni、2. 30% 3. 50%的Bi和余量的Sn组成。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由0. 70%&Ag、0. 70%的Cu、0. 10%的Ni、2. 80%的Bi和余量的Sn组成。具体实施方式四本实施方式的电子封装用低成本抗老化钎料的制备方法按以下步骤进行一、按质量百分比为Ag 0. 60% 0. 79%、Cu 0. 50% 0. 90%、Ni :0. 02% 0. 20%, Bi 2. 10% 4. 00%和余量的Sn称取银、铜、镍、铋和锡；二、将步骤一称取的锡放入熔炼器皿中，通入氩气保护，先升温至480°C 530°C，当锡完全熔化后，将步骤一本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电子封装用低成本抗老化钎料，其特征在于电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由０．６０％～０．７９％的Ａｇ、０．５０％～０．９０％的Ｃｕ、０．０２％～０．２０％的Ｎｉ、２．１０％～４．００％的Ｂｉ和余量的Ｓｎ组成。
【技术特征摘要】
1.一种电子封装用低成本抗老化钎料，其特征在于电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由 0. 60% 0. 79% 的 Ag、0. 50% 0. 90% 的 Cu、0. 02% 0. 20% 的 Ni、2. 10% 4. 00%的Bi和余量的Sn组成。2.根据权利要求1所述的一种电子封装用低成本抗老化钎料，其特征在于电子封装用低成本抗老化钎料按质量百分比由0. 63% 0. 75%&Ag、0. 60% 0. 80%的01、0. 05% 0. 18%的Ni、2. 30% 3. 50%的Bi和余量的Sn组成。3.如权利要求1所述的一种电子封装用低成本抗老化钎料的制备方法，其特征在于电子封装用低成本抗老化钎料的制备方法按以下步骤进行一、按质量百分比为Ag: 0. 60% 0. 79%, Cu 0. 50% 0. 90%, Ni 0. 02% 0. 20%,Bi 2. 10% 4. 00%和余量的Sn称取银、铜、镍、铋和锡；二、将步骤一称取的锡放入熔炼器皿中，通入氩气保护，先升温至480°C 530°C，当锡完全熔化后，将步骤一称取的银、铜、镍和铋加入到熔炼器皿中， 搅拌，在温度为480°C 530°C的条件下熔炼7min lOmin，然后降温至350°C 400°C保温25min 40min，停止加热并在氩气保护下冷却至室温，得到固态金属；三、将步骤二中得到的到固态金属在氩气保护下升温至480°C 530V熔炼8min IOmin，再降温至350°C 400°C保温25min 40min，冷却后得到电子封装用低成本抗老化钎料。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙凤莲，刘洋，刘洋，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：93
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