抗氧化优异无铅焊料合金制造技术

本发明专利技术属于一种抗氧化优异无铅焊料合金。其主要技术特点是包括以下组分且各组分的重量百分比为：Ｃｕ：０．１－１．０％；Ｎｉ：０．０１－０．１％；Ｇｅ：０．０１－０．１％；Ｔｅ：０．０１－０．１％；余量为Ｓｎ。本发明专利技术的抗氧化优异无铅焊料合金与现有的无铅焊料合金相比，在抗氧化性、流动性、表面状态等方面有很大提高，长期使用稳定性好，防止焊料浴氧化物生成效果显著，具有高延展性和耐热疲劳特性，对提高焊点的可靠性极为有利。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接
的焊料合金，尤其是一种抗氧化优异无铅焊料合金。
技术介绍
传统的Sn-Pb焊料合金，一般是通过在Sn基材中添加Pb来调整焊料合金的溶流点性能、力学性能及物理性能，从而改善焊料合金在应用时的抗氧化性、流动性及润湿性。但Pb本身是一种有害的物质，考虑到对保护工作环境与Sn-Pb焊料合金被废弃时对地球环境的影响，使用含Pb的焊料合金必须是有限制的。因而，研发替代含Pb的焊料合金是一项引人关注的课题。所研发的无铅焊料合金，必须要达到具有接近Sn-Pb共晶焊料合金的溶流点、流动性、润湿性、抗氧化以及足够的强度，常规采用的Sn-0.7wt％Cu无铅焊料合金属近共晶焊料合金，是一种很有前途的Sn-Pb焊料合金的替代品。直到目前为止，对Sn-Cu系无铅焊料合金的国内外应用量已占有22％的份额，且广泛应用于波峰焊、浸焊、无铅焊丝及成型焊料等，原因是Sn-0.7Cu无铅焊料具有价格低、强度及热疲劳特性良好等特点。然而，就其应用特性而言，还存有许多不够理想之处，如润湿性差、熔点高、流动性差、焊点外观由于冷凝时Cu6Sn5相析出，焊点表面结晶粗糙，光泽度差，焊料容易形成氧化渣，造成焊接缺陷(桥连)等。影响了该焊料合金应用，需进一步完善焊料合金的抗氧化性、润湿性及实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种抗氧化性与润湿性优良、焊接缺陷发生少及实用性强的新型Sn-Cu系抗氧化优异无铅焊料合金。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的该抗氧化优异无铅焊料合金包括以下组分且各组分的重量百分比为Cu0.1-1.0％Ni0.01-0.1％Ge0.01-0.1％Te0.01-0.1％余量为Sn。而且，各组分的优化重量配比为Cu0.7％ Ni0.035％Ge0.01％Te0.01％余量为Sn。而且，各组分的优化重量配比为Cu0.7％Ni0.035％Ge0.05％Te0.05％余量为Sn。而且，上述按配比添加的Ni或Ge或Te均是在形成中间合金形式后添加，即先制备Sn-2％Ni或Sn-4％Ge或Sn-86％Te中间合金。具体实施例方式以下通过具体实施例对本专利技术做进一步详述该抗氧化优异无铅焊料合金包括以下组分且各组分的重量百分比为Cu0.1-1.0％Ni0.01-0.1％Ge0.01-0.1％Te0.01-0.1％余量为Sn。本专利技术的无铅焊料合金采用以Sn为基础的无铅焊料合金的常规模式进行制备，为确保化学成分加入量的精确，对添加微量的Ni、Ge、Te均先形成中间合金形式加入，即先制备Sn-2％Ni、Sn-4％Ge、Sn-86％Te中间合金。实施例1各组分及重量配比为Cu0.7％；Ni0.035％；Ge0.01％；Te0.01％；余量为Sn，熔融温度227℃。实施例2各组分及重量配比为Cu0.7％；Ni0.035％；Ge0.05％；Te0.05％；余量为Sn。本专利技术所提供的无铅焊料合金，通过添加0.7％Cu来改善焊接合金的溶流点。将纯Sn的232℃近共晶熔点降到Sn-0.7％Cu的近共晶熔点227℃，改善了无铅焊料合金的强度；此外，添加Cu可促进焊料合金组织微细化作用，并抑制在焊接高温溶Cu现象。当重量配比Cu＜0.5％时，对无铅焊料作用不大。当重量配比Cu＞1％时，会提高焊料液相线，降低流动性，延伸下降，氧化渣量增多，焊接不良率提高，不利于其实用效果。因此，本专利技术Cu含量控制在0.7-0.75％。本专利技术通过在Sn-Cu焊料合金添加Ni来改善焊料合金中Cu6Sn5粒子的微细化，解决针状结晶。Cu6Sn5长大影响对Sn-Cu焊料合金润湿性的下降与冷凝时的析出造成焊点表面结晶粗糙及焊接缺陷增多问题。添加0.03-0.035％Ni，可利用Ni与Cu任何比例固溶特性，抑制不可避免发生的针状结晶Cu6Sn5的长大。并使该化合物溶解，使其焊料合金在凝固中的体积收缩与Sn-Pb共晶焊料相似，使焊料合金表面光滑，结晶细腻。原因是在凝固时抑制了针状结晶相的Cu6Sn5析出。改善了焊料合金的流动性，减少了焊接过程中出现桥连、拉尖等不良缺陷。通过添加抗氧化元素Ge，Ge(锗)熔点为936℃，在Sn-Cu焊料合金中微量溶解，能使Sn-Cu焊料合金在凝固时促进合金结晶组织微细化的机能。防止在结晶粒界出现结晶粗大化作用。在焊料合金熔解时，抑制氧化物生成机能。重量配比Ge＞0.5％时，成本增高，并产生过饱和状态，会影响均匀扩散。重量配比Ge＜0.01％时，对改善结晶组织及抗氧化作用不显著。因此，本专利技术Ge最佳添加量为0.01-0.05％。通过添加Te 0.01-0.05％，可提高Sn-Cu无铅焊料合金的延展性及抗氧化作用。与Ge混合添加会对焊料合金的抗氧化性会进一步改善。下面通过本专利技术比较现有的无铅焊料合金的性能数据(表1为本专利技术无铅焊料合金实施例1、2与无铅焊料合金比较例1、2的试验数据)来进一步说明本专利技术的优点比较例1Cu0.7％，Sn余量，熔融温度227℃。比较例2Cu0.7％，Ge0.01％，Sn余量，熔融温度227℃。表1 ※氧化试验条件焊料浴温度260℃，搅拌速度60rpm，连续搅拌，每30分钟将发生的氧化物渣量收集，操作3次(1.5h)称量，总氧化试验时间为5h，得出每种试验料乎均氧化物重量。试验结果表明本专利技术的抗氧化优异无铅焊料合金与比较例所述的现有的无铅焊料合金相比，在抗氧化性能、流动性、表面状态有很大提高，具有长期使用稳定性好，防止焊料浴氧化物生成效果显著。且流动性好，减少了焊接缺陷。本专利技术的焊料合金具有高延展性和耐热疲劳特性，对提高焊点的可靠性极为有利。权利要求1.一种抗氧化优异无铅焊料合金，其特征在于包括以下组分且各组分的重量百分比为Cu0.1-1.0％Ni0.01-0.1％Ge0.01-0.1％Te0.01-0.1％余量为Sn。2.根据权利要求1所述抗氧化优异无铅焊料合金，其特征在于各组分的优化重量配比为Cu0.7％Ni0.035％Ge0.01％Te0.01％余量为Sn。3.根据权利要求1所述的抗氧化优异无铅焊料合金，其特征在于各组分的优化重量配比为Cu0.7％Ni0.035％Ge0.05％Te0.05％余量为Sn。4.根据权利要求1或2或3所述的抗氧化优异无铅焊料合金，其特征在于上述按配比添加的Ni或Ge或Te均是在形成中间合金形式后添加，即先制备Sn-2％Ni或Sn-4％Ge或Sn-86％Te中间合金。全文摘要本专利技术属于一种抗氧化优异无铅焊料合金。其主要技术特点是包括以下组分且各组分的重量百分比为Cu0.1－1.0％；Ni0.01－0.1％；Ge0.01－0.1％；Te0.01－0.1％；余量为Sn。本专利技术的抗氧化优异无铅焊料合金与现有的无铅焊料合金相比，在抗氧化性、流动性、表面状态等方面有很大提高，长期使用稳定性好，防止焊料浴氧化物生成效果显著，具有高延展性和耐热疲劳特性，对提高焊点的可靠性极为有利。文档编号C22C1/03GK101028674SQ20061001324公开日2007年9月5日 申请日期2006年3月3日 优先权日2006年3月3日专利技术者严健, 张锡哲, 邱鹏 申请人:天津市宏远电子有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗氧化优异无铅焊料合金，其特征在于：包括以下组分且各组分的重量百分比为：Ｃｕ：０．１－１．０％Ｎｉ：０．０１－０．１％Ｇｅ：０．０１－０．１％Ｔｅ：０．０１－０．１％余量为Ｓｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严健，张锡哲，邱鹏，
申请(专利权)人：天津市宏远电子有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]