本发明专利技术涉及一种低银的含稀土元素Er的Sn基无铅焊料及其制备方法，其组分及质量百分比是：Ag为0.3-2.0%，Cu为0.3-0.7%，Bi为2.0-3.0%，Er为0.01-0.15%，余量为Sn。Bi能降低焊料合金熔点，却使熔程增大；Er能降低熔程。该焊料的制备过程中，先在真空状态下或保护气体气氛中熔炼制备中间合金Sn-10Er，再按合金配比熔炼制成无铅焊料合金锭坯。此锭坯可直接作为焊料应用，也可制成条、丝、板或粉末使用。该焊料熔点低（201~220℃），熔化温度范围较小，润湿性良好，具有优良的力学性能和良好的工艺性能，而且成本低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含稀土铒的低银无铅焊料及其制备方法，属于锡基无铅焊料的制造
技术介绍
随着电子产业绿色制造的发展和电子组装技术的进步，传统的Sn-Pb焊料逐渐被无毒害的无铅焊料取代。一种新型的无铅电子封装焊料，应具有工艺性能好(熔点低、熔化温度范围小、润湿性好、抗腐蚀抗氧化性能好、导电性好)、焊点可靠性好(结合强度高、抗蠕变性能好)、成本低等特点。迄今为止，已经开发的无铅焊料种类很多，被普遍使用的几种无铅焊料是Sn-3. 5wt%Ag、Sn-0. 7wt%Cu和SnAgCu系合金，但也存在一些问题。当前用量较大、综合性能较好、受科研人员和生产商重点关注的是SnAgCu系焊料，可应用于焊料的各种形式；但其熔点(约217°C)远高于传统锡铅共晶焊料，对被焊材料和焊接设备的要求高。 随着电子元器件的小型化发展，电子组装将越来越多地采用先进的表面贴装工艺(SMT)，随之发展的回流焊技术由于工艺窗口较窄，封装密度高，电子元器件的抗热冲击性能有限，要求使用较低熔点的焊料。因此，由SnAgCu系发展出来的四元焊料合金中有Sn-Ag-Cu-Bi 系合金，如 USP55276^ 公布的 Sn-(3. 5 7. 7) Ag-(广4) Cu-((TlO) Bi 和 USP5520752 公布的 Sn-(3. 5 4. 5)Ag-(0^5)Cu-(0^9. 3)Bi。这些焊料在一定程度上改善了 SnAgCu三元焊料，但在某些方面还存在不足，如前者合金的熔融范围(193°C 218°C )偏大，后者合金的疲劳抗力偏低。经现有技术文献的检索发现，卢斌等(中国有色金属学报，第17卷第4期，518-524， 2007)提到在SnAgCu焊料中添加适量的Er可以有效减小焊料合金的熔融范围，细化合金的晶粒；而US2009014746公布了 Sn_3. 5Ag-0. 5Cu_l. OEr等四元合金，提出添加稀土元素可以改善焊料的润湿性。较高的银含量使SnAgCu系焊料成本相对较高，特别是近年来随着银价的升高和电子产品价格的下行，其市场推广阻力加大，低银无铅焊料就成为了研发的重点，以期在保证焊料使用性能前提下，降低焊料的成本。首批低银无铅焊料Sn-0. 3Ag-0. 7Cu (SAC0307) 已于2007年被研发出来并推向市场。深圳亿城达研究发现，添加Bi可提高SAC0307的润湿性和降低焊料熔点，但熔程会增加，对焊后力学性能产生不利影响。较早的USP4879096 公布的低银焊料合金中的Sn-0. lAg-3. OCu-1. OBi，其熔点为217°C，熔程宽达17°C。根据目前的工艺过程，焊料的熔点最好在215°C之下，熔程小于15°C。因此，研发成本更低、性能与应用环境匹配更好的低银低熔点无铅焊料是电子封装的必然要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低银，低熔点、小熔程，润湿性好，机械性能和工艺性能较好，使用可靠的。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取以下技术方案本专利技术一种Sn-Ag-Cu-Bi-Er低银无铅焊料，其特征在于是有以下各组分及重量百分3比:Ag 为 0. 3-2. 0%, Cu 为 0. 3-0. 7%, Bi 为 2. 0-3. 0%, Er 为 0. 01-0. 15%,余量为 Sn ；各组分原料的纯度分别为:Bi 彡 99. 99%, Er 彡 99. 9%, Ag 彡 99. 99%, Cu 彡 99. 99%, Sn 彡 99. 99%。本专利技术一种Sn-Ag-Cu-Bi-Er低银无铅焊料其特征在于该焊料的优选组成及含量 (按重量百分数计)为=Ag 为 1. 0-2. 0%, Cu 为 0. 3-0. 5%, Bi 为 2. 0-3. 0%, Er 为 0. 05-0. 10%,余量为Sn。本专利技术一种Sn-Ag-Cu-Bi-Er低银无铅焊料的制备方法，其特征在于包括下述过程和步骤1.在真空状态或保护气体气氛下采用现有熔炼方法和设备制备中间合金Sn-(1(T12)Er ；2.化学分析确定炼制的中间合金Sn-Er中Er的实际含量，然后在真空感应炉中按本专利技术的焊料的组成及重量配比换算成Sn-Er中间合金和纯Cu、Ag、Bi、Sn的重量，并制备成 Sn-Ag-Cu-Bi-Er焊料合金锭坯；3.将上述得到的合金锭坯封于石英管中，在300°C下重熔，浇注成锭。还可以做成焊条、焊丝、焊片、焊球、焊粉、焊膏等多种形式的产品，可用于电子封装或组装的各个焊接环节。本专利技术在近共晶SnAgCu合金的基础上通过降低Ag含量，添加合金元素Bi和Er 获得了一种五元合金焊料Sn-Ag-Cu-Bi-Er。银含量降低，焊料熔点会升高。研究表明，添加Bi可有效弥补因Ag含量降低导致的熔点上升，并改善焊料的润湿性，但焊料的熔化温度范围会增大，对焊后焊点的力学性能产生不利影响。而添加稀土元素Er可缩小合金的熔化温度范围，尤其是使在引入Bi后引起的熔化温度范围增大问题得以控制，有利于改善焊料的综合性能。Bi和Er的同时添加实现了各元素作用的优势互补。本专利技术的焊料中合金元素Bi最好控制在3. 0%以下，高于该值合金熔化温度范围将增大；并由于Bi的偏聚析出使焊料脆性提高，恶化焊料的综合使用性能。Er的含量最好控制在0. 05、. 15wt. %，高于该范围时，由于稀土元素化学性质活泼，易于形成稀土化合物， 降低焊料合金的润湿性；也会降低合金的强度和塑性。在该范围内，合金元素有利于细化晶粒、润湿性，提高焊接工艺良率和焊点的结合强度。附图说明图1为实施例1、2、3焊料试样的差示扫描量热法(DSC)分析曲线。图2为实施例1与比较例的Cu/焊料/Cu焊点的拉伸曲线。具体实施例方式实施例ISn-L 5Ag_0. 3Cu_3. OBi-O. 05Er 的制备按各组分重量百分数配比，Ag为1. 5%,Cu为0. 3%,Bi为3. 0%，Er为0. 05%，余量为Sn。其制备过程为在真空电弧熔炼炉中按重量配比制备Sn-IOEr中间合金50g ；将称好的纯Sn和Er混合，在真空电弧炉中加热到1600°C，搅拌熔化，保温30min后冷却，反复熔炼3次，制成纽扣锭。称取0. 5g Sn-IOEr中间合金、1. 5g Ag、0. 3g Cu,3. Og Bi和94. 7g Sn ；充分混合后置于真空感应熔炼炉中进行900°C高温熔炼，保温30min，以保证制得合金的成分均勻性；将所得焊料合金在温度为300°C下真空重熔， 保温lh，随后空冷，制得焊料锭坯备用。实施例2Sn-l. OAg-O. 3Cu_3. OBi-O. 05Er 的制备按各组分重量百分数配比，Ag为1. 0%,Cu为0. 3%,Bi为3. 0%，Er为0. 05%，余量为Sn。其制备方法如同实施例1。实施例3Sn-2. OAg-O. 3Cu_3. OBi-O. 05Er 的制备按各组分重量百分数配比，Ag为2. 0%,Cu为0. 3%,Bi为3. 0%，Er为0. 05%，余量为Sn。其制备方法如同实施例1。实施例4 Sn-1. 5Ag-0. 3Cu-2. 5Bi-0. 05Er 的制备按各组分重量百分数配比，Ag为1. 5%,Cu为0. 3%,Bi为2. 5%,Er为0. 05%，余量为S本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韦习成，林飞，毕文珍，谢仕芳，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。