本发明专利技术属于金属材料，涉及到电子钎焊材料领域，特指一种含混合稀土的锡锌基无铅软钎料。主要包含有Ｓｎ和Ｚｎ，并在锡锌基上添加Ｂｉ、Ｃｏ及镧系混合稀土，重量比为１．０－１２．０％的Ｚｎ，０．５－６％的Ｂｉ，０．００１－２．０％的Ｃｏ，０．０１－１．２％的镧系混合稀土，余量为Ｓｎ。由此改进无铅焊料组织和性能，得到电子级无铅软钎料。其显微组织细化、均匀，具有良好电气机构性能和焊接性能，其抗氧化性大幅提高，焊点表面光洁度明显改善；同时其熔点低，成本较小，能广泛适合电子行业软钎焊使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料，涉及到电子钎焊材料领域，特指一种含混合稀土的锡锌基无铅软钎料。
技术介绍
在实际应用中有许多金属及合金给人类和环境造成很大的危害，人们环保意识加强促进了产业相应的调整。在电子产业中，许多国家就出台了相应的法律法规来减少其废弃物对环境的危害。例如，2006年7月1日，欧盟ROHS指令已经正式实施，所有与欧洲市场电子产品相关的企业都必须达到其要求，这将促使电子材料向无铅化转换进一步加快。人们已经开发出了许多无铅焊料，但现有的无铅焊料还存在诸如熔点高、易氧化、成本高等问题。银是贵金属中耐蚀性最差的金属，实际应用中的锡银铜合金强度和润湿性差，熔点高而抗氧化能力差，就会产生许多缺陷。从软钎行业的要求来看，无铅钎焊料的熔点要低，尽可能接近63/37锡铅合金的共晶温度183℃，但是目前常用的Sn-Ag(Cu)系列中SnAg3.5Cu0.5合金，其共晶温度为217℃，熔点还是较高，而且强度、润湿性较差，有待进一步提高。在无铅焊料中使用Bi，Zn等能与锡形成低共晶点合金的金属，可以降低焊料的熔点，但是这些焊料的力学性能存在问题，如延展性差、抗热冲击性能差等。此外，使用Zn、Bi等低熔点的金属来烧制无铅焊料，还存在活泼金属易氧化的问题。因此，寻求制备工艺简单、性能良好的无铅焊料及其制备方法是该领域研究人员的研究目标。锡锌系列合金虽然有一定的缺陷，尤其在抗氧化性和力学性能方面，但SnZn与SnPb合金的熔点最接近，而且成本较低，所以一直都是国内外行业人士关注的焦点之一。这解决锡锌焊料系铺展工艺性较差的问题，就美国而言，其相关专家就一直在不断的研究探索，试图寻找新的有价值的无铅软钎料。美国专利US 5698160(申请日1996年8月29日，公开日1997年12月16日)记载的是SnZnNiAgCu合金，选加一定量的Bi或In，该钎料含7-10％的Zn，0.1-3.5％的Ag，钎料远偏离SnZn共晶成分，造成钎料熔化温度区间大。钎焊困难，同时Ag含量大，成本高；美国专利US 5942185(申请日1997年10月18日，公开日1999年8月24日)记载的为SnZnBi。该钎料含3-5％的Zn，10-23％的Bi，导致熔化温度区间超过30℃，这样大的熔化温度区间同样造成了钎焊困难，并且钎料变脆，延伸率低，不易拉拔成焊丝；美国专利US 6503338(申请日2000年4月28日，公开日2003年1月7日)记载的为SnZnBiGe，P或Ge作为脱氧剂加入，该钎料中的Bi含量在2-15％，当Bi含量高于6％时，钎料的延伸率明显下降，钎料变脆；美国专利US 6649127(申请日2001年3月21日，公开日2003年11月18日)在SnZn系列合金中加入Bi、Ge、Cu或Bi、Ge、Ag、Cu来改善SnZn钎料的铺展工艺性，但是该专利合金组元多，冶炼过程困难，同时SnZn合金中加入0.3-3％或0.3-1％的Cu，可能会产生Sn6Cu5金属间化合物，使钎料的接头变脆，可靠性下降；美国专利US 6488888(申请日2001年4月9日，公开日2002年12月3日)为SnZnNiAgCu，此合金选加的Bi含量过高时会导致钎料熔化温度区间超过了50℃，这样大的熔化温度区间会使钎焊困难，而且钎料变脆，延伸率低，不易拉拔成丝。由于锡锌系列合金存在许多难以解决的问题，曾一度被冷落了一段时间。不过锡锌系列合金的固有优点使得它又成为关注的焦点之一，近年来，国外许多研究机构都在此方面投入了较多的人力和财力。以往，研究人员在SnZn共晶合金基础上开发了SnZnIn、SnZnAg、SnZnAl、SnZnBi及SnZnRe等三元及多元无铅合金。与二元SnZn系合金相比，这些合金的润湿性能在一定程度上得到改善，但还存在许多缺陷，仍然达不到SnPb焊料的水平。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了克服现有技术的缺陷，提供一种熔点低，力学性能和浸润性相对更佳的含混合稀土的锡锌基无铅软钎料，其抗氧化性大幅提高，焊点表面光洁度明显改善。本专利技术另一目的是提供一种显微组织细化、均匀，成本低，能广泛适合电子行业软钎焊使用的含混合稀土的锡锌基无铅软钎料。为达到上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现一种含混合稀土的锡锌基无铅软钎料，在Sn和Zn的基础上还添加有Bi、Co及镧系混合稀土，重量比为1.0-12.0％的Zn，0.5-6％的Bi，0.001-2.0％的Co，0.01-1.2％的镧系混合稀土，余量为Sn。对比现有技术，本专利技术是在锡锌基上添加Bi、Co和少量镧系混合稀土，从而改进无铅焊料组织和性能，得到电子级无铅软钎料。其显微组织细化、均匀，具有良好电气机构性能和焊接性能；同时其熔点低，成本较小，能广泛适合电子行业软钎焊使用。具体实施例方式本专利技术所述的含混合稀土的锡锌基无铅软钎料，主要包含有Sn和Zn，在锡锌基上还添加Bi、Co及镧系混合稀土，重量比为1.0-12.0％的Zn，0.5-6％的Bi，0.001-2.0％的Co，0.01-1.2％的镧系混合稀土，余量为Sn。在无铅焊料中使用Bi、Zn等能与锡形成低共晶点合金的金属，可以降低焊料的熔点。本专利技术还通过添加Co，以及微量混合稀土组分，从而改进无铅焊料性能的方法，使得该低熔点金属焊料能够具备较好的力学性能、浸润性和抗氧化性。本专利技术方法工艺性及性能良好，提高焊接强度和焊点塑性形变性能，可用于电子电路和器件的连接。本专利技术提供的SnZn系无铅钎料，该钎料具有以下特点Zn的含量控制在重量比1.0-12.0％之间，并且添加少量的Bi，使合金的熔化温度区间小，钎焊工艺性能较好。Zn重量百分比低于1.0％或超过12.0％，都会使合金远离共晶成分，熔化温度区间变大，使焊接发生困难；Bi元素的加入，使钎料的铺展工艺性能提高，铺展面积增大，同时少量Bi使钎料的抗拉强度增大，但延伸率降小，完全能够满足现有的微电子表面组装要求；而Co(钴)可使焊料的组织结构精细化，向锡锌铋焊料中加入钴还可以提高可焊性，本专利技术的Co含量在0.001-2.0％，通过进一步添加少量的镧系混合稀土，进一步改善钎料的延伸率，使钎料很容易拉拔成焊丝。混合稀土Re含量应低于1.2％，若超过1.2％，反而容易生成脆性相，使钎料脆化。本专利技术所提供的无铅钎料可用于微电子组装的手工焊、波峰焊和回流焊工艺，替代含铅的SnPb钎料。如果性能的测量按照国标GB 229.87进行，采用无铅焊料的拉伸试验标准。测试结果表明本专利技术的新型无铅焊料的力学性能和浸润性有着明显的改善。对于含秘的焊料体系，添加一些微量金属有利于提高焊料的断后延伸率，从而提高其塑性形变的性能。对于含Zn的焊料体系，添加微量金属能够提高焊料的力学性能，包括极限抗拉强度、断后延伸率以及规定非比例伸长应力。微量掺杂金属不仅能改善部分力学性能和浸润性，还能在焊接过程中起到结晶核的作用，从而防止大尺寸金属间化合物的产生。由于大尺寸金属间化合物是焊料断裂的主要诱发因素，因此，这对工业生产中减少容易失效的焊点，提高器件整体可靠性是有意义的。本专利技术选择在锡锌基上加入其它微量元素主要是锡锌体系的熔点十分接近锡铅共熔合金，而且锡、锌易得，成本较低。锌非常便宜，几乎与铅的价格相同，并且随时可以得到，同时它在降低锡合本文档来自技高网...
【技术保护点】
无铅软钎料，主要包含有Ｓｎ和Ｚｎ，其特征在于：该无铅软钎料还包含有Ｂｉ、Ｃｏ及镧系混合稀土，重量比为１．０－１２．０％的Ｚｎ，０．５－６％的Ｂｉ，０．００１－２．０％的Ｃｏ，０．０１－１．２％的镧系混合稀土，余量为Ｓｎ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：包德为，赵文川，
申请(专利权)人：东莞市普赛特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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