無鉛軟釬料制造技術

焊接過程中對Ｃｕ溶蝕程度低，潤濕性好，力學性能優異的無鉛軟釬料，有以下四項，每項以其總質量計由下述質量百分數的組分組成：１．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，余量為Ｓｎ；２．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，０．０１％－０．２％Ｎｉ，余量為Ｓｎ；３．０．４％－０．９％Ｃｕ，０．００５％－０．０９５％Ｉｎ，０．００１％－０．１５％Ｐ，０．００２％－０．２％ＲＥ，余量為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，余量為Ｓｎ。本發明專利技術適用于電子行業無鉛化組裝和封裝。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及軟釬料，特別是無鉛軟釬料，主要用于電子行業的無鉛化組裝和封裝。
技術介紹
波峰焊具有高生產效率、高焊點可靠和低成本等顯著優點，是電子組裝中的重要工藝，而釬料性能則是電子元器件能否實現良好波峰焊接的重要前提。傳統的波峰焊用釬料是錫鉛釬料，然而近幾年來，人們越來越關注鉛對環境的污染和對身體健康的損害，許多國家已相繼出臺了一系列法令和法規來防治電子產品所帶來的生態問題，限制鉛在電子產品中的使用。在無鉛綠色制造這一大趨勢下，電子行業也開始了無鉛波峰焊接。目前已開發出的無鉛軟釬料主要有Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn和Sn-Ag-Cu等，并通過添加Ag、Cu、P、Ni、In、Bi等元素獲得不同性能的系列產品。如千住金屬工業株式會社的JS3027441專利和艾奧瓦州立大學的US5527628專利，分別公開了各自的Sn-Ag-Cu系無鉛軟釬料；松下電器產業株式會社的CN1087994C專利和北京工業大學的CN1586793A專利申請公開了各自開發的Sn-Zn系無鉛軟釬料；千住金屬工業株式會社的CN1496780A專利申請公開了一種Sn-Cu系無鉛軟釬料；韓國三星電機株式會社的CN1040302C、CN1040303C專利和CN1139607A專利申請公開了Sn-Bi系無鉛軟釬料等。Sn-0.7Cu(Cu占釬料總質量的0.7％)軟釬料由于成本低，焊接性、物理和力學性能等方面能滿足波峰焊的工藝要求，是目前波峰焊工藝上使用量最大的無鉛軟釬料。然而Sn-0.7Cu軟釬料在波峰焊接過程中對PCB板(印制板)上的Cu溶蝕嚴重，導致錫液中的Cu濃度不斷增大，熔點上升，易造成拉尖、錫橋等焊接缺陷，焊點可靠性差。
技術實現思路
本專利技術要解決已知技術中的無鉛軟釬料在波峰焊接過程中對銅溶蝕過大這一問題，為此提供本專利技術的無鉛軟釬料，這種軟釬料對銅溶蝕程度低，并具有良好的力學性能和潤濕性等優點。為解決上述問題，本專利技術分為以下數種軟釬料。其一特殊之處是，以該釬料總質量計它由以下質量百分數的組分組成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％Sn 余量其二特殊之處是，以該釬料總質量計它由以下質量百分數的組分組成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％Ni 0.01％-0.2％Sn 余量其三特殊之處是，以該釬料總質量計它由以下質量百分數的組分組成Cu 0.4％-0.9％In 0.005％-0.095％P 0.001％-0.15％RE 0.002％-0.2％Sn 余量其四特殊之處是，其特征是以該釬料總質量計它由以下質量百分數的組分組成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元素可顯著降低軟釬料對銅的溶蝕程度，Cu含量小于0.4％時其作用不明顯；而Cu含量大于0.9％時，會導致釬料熔點過高，潤濕性變差。本專利技術無鉛錫基軟釬料Cu含量選擇在0.4％-0.9％范圍內。添加元素In可顯著降低軟釬料對銅的溶蝕程度，并能提高軟釬料的潤濕性和塑性。In含量小于0.005％時，其作用不明顯；然而In含量大于0.095％時，其降低軟釬料對銅溶蝕程度的變化不大，并且In為貴金屬，含量過高會導致生產成本的大幅上升。本專利技術無鉛軟釬料In含量選擇在0.005％-0.095％范圍內。添加元素P可提高軟釬料的抗氧化性能，降低熔融軟釬料的產渣量。P含量小于0.001％時，其作用不明顯；而P含量大于0.15％時，軟釬料塑性較差。本專利技術無鉛軟釬料P含量選擇在0.001％-0.15％范圍內。Ni與Cu可無限固溶，添加適量的Ni元素能顯著提高軟釬料的塑性。Ni含量小于0.01％時，其作用不明顯；然而Ni含量大于0.2％時，軟釬料的強度和潤濕性會降低。本專利技術無鉛軟釬料Ni含量選擇在0.01％-0.2％范圍內。添加RE元素能細化軟釬料合金的組織，提高軟釬料的力學性能。RE含量少于0.002％時，其作用不明顯；然而RE含量超過0.2％時，RE易偏聚于晶界，導致合金力學性能較差。本專利技術無鉛軟釬料RE含量選擇在0.002％-0.2％范圍內。本專利技術無鉛軟釬料，經對以下本專利技術實施例軟釬料的測試與計算表明，其在波峰焊過程中對PCB板上的Cu溶蝕程度低，可顯著抑制錫液中Cu濃度的增大，且可焊性好，強度和抗氧化性能高，能大幅度提高組裝產品的成品率。具體實施例方式下面通過具體的實施例進一步說明本專利技術的無鉛軟釬料。實施例1將48.5Kg的Sn和1.5Kg的Cu放入氧化鋁坩鍋，置入中頻爐內熔煉，熔煉溫度600℃，保溫2小時，充分攪拌后出爐，冷卻，制成含3％Cu的Sn-Cu中間合金。將49.5Kg的Sn和0.5Kg的In放入氧化鋁坩鍋，置入中頻爐內熔煉，熔煉溫度400℃，保溫1小時，充分攪拌后出爐，冷卻，制成含1％In的Sn-In中間合金。將49.75Kg的Sn放入氧化鋁坩鍋中熔煉，熔煉溫度為500℃；錫熔化后，用周邊帶有小孔的石墨鐘罩將0.25Kg的P壓入錫液中，并不斷攪拌；保溫6小時，充分攪拌后出爐，冷卻，制成含0.5％P的Sn-P中間合金。將49.5Kg的Sn和0.5Kg的Ni放入氧化鋁坩鍋，置入真空中頻感應熔煉爐內熔煉，熔煉溫度為700℃，保溫1小時，充分攪拌后出爐，冷卻，制成含1％Ni的Sn-Ni中間合金。將49.5Kg的Sn和0.5Kg的RE放入氧化鋁坩鍋，置入真空中頻感應熔煉爐內熔煉，熔煉溫度為800℃，保溫2小時，充分攪拌后出爐，冷卻，制成含1％RE的Sn-RE中間合金。取上述Sn-Cu中間合金0.750Kg，Sn-In中間合金0.030Kg，Sn-P中間合金0.020Kg和純錫4.200Kg，置入不銹鋼鍋內熔煉，熔煉溫度為600℃，保溫時間為1小時，充分攪拌后出爐，澆鑄在鋼制焊條模具上，獲得無鉛軟釬料條。實施例2取實施例1 Sn-Cu中間合金1.167Kg，Sn-In中間合金0.050Kg，Sn-P中間合金1.000Kg和純錫2.783Kg，置入不銹鋼鍋內熔煉，熔煉溫度為600℃，保溫時間為1小時，充分攪拌后出爐，澆鑄在鋼制焊條模具上，獲得無鉛軟釬料條。實施例3取實施例1 Sn-Cu中間合金1.167Kg，Sn-In中間合金0.250Kg，Sn-P中間合金0.500Kg，Sn-Ni中間合金0.100Kg和純錫2.983Kg，置入不銹鋼鍋內熔煉，熔煉溫度為600℃，保溫時間為1小時，充分攪拌后出爐，澆鑄在鋼制焊條模具上，獲得無鉛軟釬料條。實施例4取實施例1 Sn-Cu中間合金1.000Kg，Sn-In中間合金0.150Kg，Sn-P中間合金0.750Kg，Sn-Ni中間合金0.250Kg，Sn-RE中間合金0.050Kg和純錫2.800Kg，置入不銹鋼鍋內熔煉，熔煉溫度為600℃，保溫時間為1小時，充分攪拌后出爐，澆鑄在鋼制焊條模具上，獲得無鉛軟釬料條。實施例5取實施例1 Sn-Cu中間合金1.433Kg，Sn-In中間合金0.460Kg，Sn-P中間合金0.080Kg，Sn-Ni中間合金0.550Kg，Sn-RE中間合金0.500Kg和純錫1.977Kg，置入不銹鋼鍋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
無鉛軟釬料，其特征是以該釬料總質量計它由以下質量百分數的組分組成：Ｃｕ０．４％－０．９％Ｉｎ０．００５％－０．０９５％Ｐ０．００１％－０．１５％Ｓｎ余量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王大勇，顧小龍，
申請(專利權)人：浙江亞通焊材有限公司，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]