本发明专利技术涉及一种低熔点无铅焊料合金，属于焊接材料技术领域。为了解决现有的焊料合金熔点高，剪切强度低的问题，提供一种低熔点无铅焊料合金，该焊料包括以下成分的重量百分比：Bi：10%～30%；Ag：2.2%～3.0%；In：0.5%～1.0%；P：0.004%～0.008%；其余为锡。可含有0.002%～0.005%的RE和0.0002%～0.0005%的Co。该焊料具有熔点低，合金共晶温度在170℃～200℃左右，且具有剪切强度好，剪切强度在21N/mm2～28N/mm2之间，RE能够提高焊料合金的光泽性和细化晶粒，Co能够改善钎焊性能和抗冲击能力；Zr起到均化合金组织和细化合金组织的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种焊料，尤其涉及一种低熔点无铅焊料合金，属于焊接材料
技术介绍
一直以来，Sn-Pb合金作为电子工业的主要封装材料，在电子部件装配上占主导地位，然而由于铅及其铅化合物属剧毒物质，对人体具有极大的毒性。尤其是近年来随着人们环保意识的增强和对于自身健康的关注，铅污染越来越受到人们的重视；且近年来各国提出的禁铅条例使电子封装产业对无铅焊接提出了更高的要求，已经成熟的锡铅焊料必须被无铅焊料所替代。 当前业界较为认可的无铅焊料主要以Sn-Ag-Cu为代表，因为其容易获得、技术问题相对也较少，且与传统焊料相容性较好，可靠性较高，其虽然避免了采用铅作为焊料的原料，但是，Sn-Ag-Cu无铅焊料除了合金成本因素外，其最致命的弱点是合金熔点比Sn-Pb焊料高，Sn-Ag-Cu系共晶温度为217°C相比Sn-Pb共晶焊料熔点为183°C高34°C。使对于耐热性较差的元器件容易造成热损伤，导致平面基板弯曲变形，增强其损坏的可能性。这就意味着采用Sn-Ag-Cu无铅焊料对焊接设备、焊接工艺、电子元件及基板材料的耐温性能等一系列工程提出了严峻的挑战。如中国专利申请(公开号CN101257995A，公开日2008年09月03日)公开了一种焊接剂组合物，该组合物包括锡、铟、银和铋，并且包括大约30%到85%的锡和大约15%到65%的铟，还可进一步包括铜。并进一步限定银的含量为1%到10%，铋的含量为O. 25%到6%，铜的含量为O. 25%到O. 75%。该焊料合金中铋的含量较少且铟的含量相对较高，铋的加入虽然能够提高焊料的强度，但是却无法达到理想的温度要求。同时，作为贵金属的In添加的量过多，大大的增加了生产的成本。因此，为了提高焊料合金的质量和考虑电子组装工艺条件的要求，所需的无铅焊料应满足以下条件熔点低，合金共晶温度近似于Sn-Pb的共晶温度183°C，大致在180°C 200°C之间；具有良好的润湿性；机械性能良好，焊点要有足够的机械强度和抗热老化性能等要求。
技术实现思路
本专利技术针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种低熔点无铅焊料合金，具有焊料合金熔点低和剪切强度好的效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种低熔点无铅焊料合金，该无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比Bi 10% 30% ；Ag 2. 2% 3. 0% ；In 0. 5% I. 0% ；P 0. 004% 0· 008% ;其余为锡。本专利技术的低熔点无铅焊料合金，通过添加Bi来降低焊料合金的温度，Sn-Bi系焊料能够在139°C 232°C的宽熔点范围内形成，其熔点在180°C时最接近Sn-Pb焊料合金的共晶温度。虽然，Sn-Bi系焊料共晶的熔点仅为139°C，在160°C左右的低温就可以组装，但是由于Bi呈硬脆性，有钎焊显微组织粗大且不均匀的现象，如果加入的量过大会导致合金无法制作成线状，焊接时由于高温度冲击易开裂，而如果加入的量太少，则不足以降低焊料合金的温度。现有的焊料中有将Bi的含量控制在40% 60%或者控制在5%以下，前者虽然可以达到降低焊料温度的效果，但正是Bi本身所呈现的脆性，Bi的含量过高，会使焊料呈现硬脆性，使焊料的剪切强度太差；而后者Bi的含量太少，虽然能够保证焊料的强度，但是温度无法达到理想的要求。因此，本专利技术将Bi的含量控制在10% 30%，从而既能够达到降低焊料温度的效果，又能够保证焊料的剪切强度性能，同时，通过加入Ag和In来改善焊料的合金性能；并同时通过加入少量的P元素，可以提高焊料的抗氧化性能和减少焊料被氧化的程度，减少锡渣的产生。本专利技术的焊料合金共晶温度在170°C 200°C左右。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的Ag能够与Sn基体形成Sn-Ag共晶(Ag3Sn)，提高焊料的力学性能，但Ag的量如果添加的太多，则会增加焊料的成本；如果加 入的太少，则提高力学性能的效果不显著。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的In与Bi之间具有协同作用，同样能够起到降低焊料合金的熔点的作用，同时还能够改善焊料合金的物理性能，增加焊料的光亮度和提高延升率的效果。作为优选，在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比Bi 15% 25% ；Ag 2. 3% 2. 8% ；In 0. 6% O. 8% ；P 0. 005% 0· 006% ;其余为锡。作为进一步的优选，在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比Bi 25% ；Ag 2. 5% ；In 0. 8% ；P 0. 0058% ;其余为锡。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的优选范围内的低熔点无铅焊料合金，能够进一步保证本专利技术的焊料合金的熔点更接近Sn — Pb焊料合金的熔点(183°C),在180°C 200°C之间，从而更好的实现既无铅，又能够达到含铅的熔点的要求和剪切强度更好的优点。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的无铅焊料合金还含有重量百分比为O. 002% O. 005%的RE，所述的RE为混合稀土。能够提高焊料合金的光泽性，细化晶粒的作用，同时还能够与焊料中的Bi和In元素之间形成协同作用，进一步起到降低温度和保证剪切强度的性能。作为优选，所述的RE选自La、Pr、Er、Dy、Nd中的两种或两种以上。作为进一步的优选，所述的所述的RE为La、Pr、Er和Dy ;其中，La Pr Er Dy的重量比为I :O. 5 O. 8 :0. 2 O. 4 :0. 3 O. 6。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的低熔点无铅焊料合金中，还含有重量百分比为O. 0002% O. 0005%的Co。加入Co能够起到改善焊料合金的钎焊性能和抗冲击能力。在上述的低熔点无铅焊料合金中，所述的低熔点无铅焊料合金中，还含有重量百分比为O. 0001% O. 0005%的Zr。加入Zr起到均化合金组织，细化合金组织的作用，同时与Bi协同作用，还能够提高焊料合金的剪切强度性能，改善Bi元素所存在的硬脆性缺陷。本专利技术的低熔点无铅焊料合金按照本领域常规的方法制备即可。综上所述，本专利技术具有以下优点I.本专利技术的低熔点无铅焊料合金，具有较低的熔点，合金共晶温度在170°C 200°C左右，且同时具有剪切强度好的效果，剪切强度在21N/mm2 28N/mm2之间，合金组织均匀，物理性能良好的优点，适用于耐热性较差的电子电器组装行业。2.本专利技术的低熔点无铅焊料合金，只需加入少量的In、Ag等元素，无需添加大量的贵金属如In等元素，从而也能够起到降低成本的作用，且本专利技术通过加入RE混合稀土，能够提高焊料合金的光泽性，细化晶粒的作用，进一步起到降低温度和保证剪切强度的性倉泛。3.本专利技术的低熔点无铅焊料合金，通过加入Co能够起到改善焊料合金的钎焊性能和抗冲击能力；加入Zr起到均化合金组织，细化合金组织的作用，还能够进一步改善焊料合金的剪切强度性能，改善焊料因加入的Bi元素所存在的硬脆性的缺陷。 具体实施例方式下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明，但是本专利技术并不限于这些实施例。实施例I一种低熔点无铅焊料合金，该无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比Bi 10% ；Ag 2. 8%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低熔点无铅焊料合金，其特征在于，该无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比：Bi：10%～30%；Ag：2.2%～3.0%；In：0.5%～1.0%；P：0.004%～0.008%；其余为锡。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余洪桂，黄玲霞，吴芝锭，刘婷，
申请(专利权)人：一远电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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