无铅软钎料制造技术

焊接过程中对Ｃｕ溶蚀程度低，润湿性好，力学性能优异的无铅软钎料，有以下四项，每项以其总质量计由下述质量百分数的组分组成：１．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，余量为Ｓｎ；２．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，０．０１％－０．２％Ｎｉ，余量为Ｓｎ；３．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，０．００２％－０．２％ＲＥ，余量为Ｓｎ；４．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，０．０１％－０．２％Ｎｉ，０．００２％－０．２％ＲＥ，余量为Ｓｎ。本发明专利技术适用于电子行业无铅化组装和封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及软钎料，特别是无铅软钎料，主要用于电子行业的无铅化组装和封装。
技术介绍
波峰焊具有高生产效率、高焊点可靠和低成本等显著优点，是电子组装中的重要工艺，而钎料性能则是电子元器件能否实现良好波峰焊接的重要前提。传统的波峰焊用钎料是锡铅钎料，然而近几年来，人们越来越关注铅对环境的污染和对身体健康的损害，许多国家已相继出台了一系列法令和法规来防治电子产品所带来的生态问题，限制铅在电子产品中的使用。在无铅绿色制造这一大趋势下，电子行业也开始了无铅波峰焊接。目前已开发出的无铅软钎料主要有Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn和Sn-Ag-Cu等，并通过添加Ag、Cu、P、Ni、In、Bi等元素获得不同性能的系列产品。如千住金属工业株式会社的JS3027441专利和艾奥瓦州立大学的US5527628专利，分别公开了各自的Sn-Ag-Cu系无铅软钎料；松下电器产业株式会社的CN1087994C专利和北京工业大学的CN1586793A专利申请公开了各自开发的Sn-Zn系无铅软钎料；千住金属工业株式会社的CN1496780A专利申请公开了一种Sn-Cu系无铅软钎料；韩国三星电机株式会社的CN1040302C、CN1040303C专利和CN1139607A专利申请公开了Sn-Bi系无铅软钎料等。Sn-0.7Cu(Cu占钎料总质量的0.7％)软钎料由于成本低，焊接性、物理和力学性能等方面能满足波峰焊的工艺要求，是目前波峰焊工艺上使用量最大的无铅软钎料。然而Sn-0.7Cu软钎料在波峰焊接过程中对PCB板(印制板)上的Cu溶蚀严重，导致锡液中的Cu浓度不断增大，熔点上升，易造成拉尖、锡桥等焊接缺陷，焊点可靠性差。
技术实现思路
本专利技术要解决已知技术中的无铅软钎料在波峰焊接过程中对铜溶蚀过大这一问题，为此提供本专利技术的无铅软钎料，这种软钎料对铜溶蚀程度低，并具有良好的力学性能和润湿性等优点。为解决上述问题，本专利技术分为以下数种软钎料。其一特殊之处是，以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％Sn 余量其二特殊之处是，以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％Ni 0.01％-0.2％Sn 余量其三特殊之处是，以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％RE 0.002％-0.2％Sn 余量其四特殊之处是，其特征是以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％Ni 0.01％-0.2％RE 0.002％-0.2％Sn 余量添加Cu元素可显著降低软钎料对铜的溶蚀程度，Cu含量小于0.4％时其作用不明显；而Cu含量大于0.9％时，会导致钎料熔点过高，润湿性变差。本专利技术无铅锡基软钎料Cu含量选择在0.4％-0.9％范围内。添加元素In可显著降低软钎料对铜的溶蚀程度，并能提高软钎料的润湿性和塑性。In含量小于0.005％时，其作用不明显；然而In含量大于0.095％时，其降低软钎料对铜溶蚀程度的变化不大，并且In为贵金属，含量过高会导致生产成本的大幅上升。本专利技术无铅软钎料In含量选择在0.005％-0.095％范围内。添加元素P可提高软钎料的抗氧化性能，降低熔融软钎料的产渣量。P含量小于0.001％时，其作用不明显；而P含量大于0.15％时，软钎料塑性较差。本专利技术无铅软钎料P含量选择在0.001％-0.15％范围内。Ni与Cu可无限固溶，添加适量的Ni元素能显著提高软钎料的塑性。Ni含量小于0.01％时，其作用不明显；然而Ni含量大于0.2％时，软钎料的强度和润湿性会降低。本专利技术无铅软钎料Ni含量选择在0.01％-0.2％范围内。添加RE元素能细化软钎料合金的组织，提高软钎料的力学性能。RE含量少于0.002％时，其作用不明显；然而RE含量超过0.2％时，RE易偏聚于晶界，导致合金力学性能较差。本专利技术无铅软钎料RE含量选择在0.002％-0.2％范围内。本专利技术无铅软钎料，经对以下本专利技术实施例软钎料的测试与计算表明，其在波峰焊过程中对PCB板上的Cu溶蚀程度低，可显著抑制锡液中Cu浓度的增大，且可焊性好，强度和抗氧化性能高，能大幅度提高组装产品的成品率。具体实施例方式下面通过具体的实施例进一步说明本专利技术的无铅软钎料。实施例1将48.5Kg的Sn和1.5Kg的Cu放入氧化铝坩锅，置入中频炉内熔炼，熔炼温度600℃，保温2小时，充分搅拌后出炉，冷却，制成含3％Cu的Sn-Cu中间合金。将49.5Kg的Sn和0.5Kg的In放入氧化铝坩锅，置入中频炉内熔炼，熔炼温度400℃，保温1小时，充分搅拌后出炉，冷却，制成含1％In的Sn-In中间合金。将49.75Kg的Sn放入氧化铝坩锅中熔炼，熔炼温度为500℃；锡熔化后，用周边带有小孔的石墨钟罩将0.25Kg的P压入锡液中，并不断搅拌；保温6小时，充分搅拌后出炉，冷却，制成含0.5％P的Sn-P中间合金。将49.5Kg的Sn和0.5Kg的Ni放入氧化铝坩锅，置入真空中频感应熔炼炉内熔炼，熔炼温度为700℃，保温1小时，充分搅拌后出炉，冷却，制成含1％Ni的Sn-Ni中间合金。将49.5Kg的Sn和0.5Kg的RE放入氧化铝坩锅，置入真空中频感应熔炼炉内熔炼，熔炼温度为800℃，保温2小时，充分搅拌后出炉，冷却，制成含1％RE的Sn-RE中间合金。取上述Sn-Cu中间合金0.750Kg，Sn-In中间合金0.030Kg，Sn-P中间合金0.020Kg和纯锡4.200Kg，置入不锈钢锅内熔炼，熔炼温度为600℃，保温时间为1小时，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制焊条模具上，获得无铅软钎料条。实施例2取实施例1 Sn-Cu中间合金1.167Kg，Sn-In中间合金0.050Kg，Sn-P中间合金1.000Kg和纯锡2.783Kg，置入不锈钢锅内熔炼，熔炼温度为600℃，保温时间为1小时，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制焊条模具上，获得无铅软钎料条。实施例3取实施例1 Sn-Cu中间合金1.167Kg，Sn-In中间合金0.250Kg，Sn-P中间合金0.500Kg，Sn-Ni中间合金0.100Kg和纯锡2.983Kg，置入不锈钢锅内熔炼，熔炼温度为600℃，保温时间为1小时，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制焊条模具上，获得无铅软钎料条。实施例4取实施例1 Sn-Cu中间合金1.000Kg，Sn-In中间合金0.150Kg，Sn-P中间合金0.750Kg，Sn-Ni中间合金0.250Kg，Sn-RE中间合金0.050Kg和纯锡2.800Kg，置入不锈钢锅内熔炼，熔炼温度为600℃，保温时间为1小时，充分搅拌后出炉，浇铸在钢制焊条模具上，获得无铅软钎料条。实施例5取实施例1 Sn-Cu中间合金1.433Kg，Sn-In中间合金0.460Kg，Sn-P中间合金0.080Kg，Sn-Ni中间合金0.550Kg，Sn-RE中间合金0.500Kg和纯锡1.977Kg，置入不锈钢锅本文档来自技高网...

【技术保护点】
无铅软钎料，其特征是以该钎料总质量计它由以下质量百分数的组分组成：Ｃｕ０．４％－０．９％Ｉｎ０．００５％－０．０９５％Ｐ０．００１％－０．１５％Ｓｎ余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王大勇，顾小龙，
申请(专利权)人：浙江亚通焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]