本發(fā)明專利技術(shù)屬于釬焊材料類，具體是一種含Nd、Te和Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料，由下列成分按質(zhì)量百分比構(gòu)成：0.01~0.5%的Ag，0.02~1.0%的Cu，0.001~0.5%的Nd，0.001~0.5%的Te，0.003~1.5%的Ga，余量為Sn。本發(fā)明專利技術(shù)按上述成分質(zhì)量百分比，在滿足Cu與Ag的質(zhì)量比為Cu﹕Ag=2﹕1時，尤其同時滿足Ga與Nd的質(zhì)量比為Ga﹕Nd=3﹕1時，具有優(yōu)異的潤濕性能以及釬縫力學(xué)性能。本發(fā)明專利技術(shù)提供的技術(shù)方案由于在釬料中銀的質(zhì)量百分含量僅為0.01-0.5%，在Cu與Ag之間、Ga與Nd之間找到了合理添加量的平衡點(diǎn)，因此不僅可以將銀含量降至超低程度，而且可改善釬料的潤濕性能，釬縫力學(xué)性能可達(dá)到75MPa～85MPa（抗剪強(qiáng)度），抗拉強(qiáng)度可達(dá)到76MPa～88MPa。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于釬焊材料類，具體涉及一種含Nd、Te和Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料,主要用于電子行業(yè)元器件的組裝及封裝，是一種釬焊性能(如潤濕性能)良好、焊點(diǎn)(釬縫)力學(xué)性能優(yōu)良的新型綠色、環(huán)保型無鉛釬料。
技術(shù)介紹
隨著RoHS(The Restriction of the Use of certain Hazardous Substance inElectrical andElectronic Equipment)指令的生效,錫鉛釬料的替代問題一直是電子行業(yè)技術(shù)人員研究的熱點(diǎn)。目前具有代表性的無鉛釬料有Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Cu-Ni等合金系，各有所長，但是和錫鉛釬料相比，在釬料成本和釬料熔點(diǎn)方面等仍有一定的差距。Sn-Zn系釬料熔點(diǎn)、原材料成本均低于Sn-Ag-Cu、Sn-CiuSn-Cu-Ni系釬料，特別是Sn-Zn釬料熔點(diǎn)非常接近錫鉛釬料，但是由于Sn-Zn系釬料潤濕性能較差，因此目前還難以應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，仍需研究改進(jìn)。近年來國內(nèi)外在Sn-Ag-Cu基礎(chǔ)上開發(fā)出了 “含Pr、Ni、Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”(中國專利技術(shù)專利申請公開號，CN101537546A)、“含Nd、Li、As、In的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”(中國專利技術(shù)專利申請公開號，CN101579790A)、“含Pr、Zr、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”(中國專利技術(shù)專利申請公開號，CN101579789A)以及“含Nd、Ni、Co的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”(中國專利技術(shù)專利申請公開號，CN101537547A)等多種“多元合金體系”的Sn-Ag-Cu釬料，它們與三元Sn-Ag-Cu合金相比在許多性能上有所改善，但是他們均有一個明顯的“弱點(diǎn)”，即它們的銀含量均在0. 5% 4. 5%，無論與Sn-Cu、Sn-Cu-Ni以及Sn-Zn釬料相比，還是與傳統(tǒng)的Sn-Pb釬料相t匕，原材料成本均高出許多。由于白銀是世界性“緊缺性”貴金屬，除了自身價格高以外，其價格波動也很大，因此，研究專利技術(shù)低銀乃至超低銀的Sn-Ag-Cu無鉛釬料以滿足低成本、高品質(zhì)制造的需要是近年來的“熱點(diǎn)課題”。本項(xiàng)專利技術(shù)“含Nd、Te和Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料”，即是在這種技術(shù)背景下完成的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有助于顯著降低銀含量而藉以節(jié)約貴金屬資源、有利于體現(xiàn)優(yōu)異的潤濕性能以及釬縫力學(xué)性能而藉以適用于電子行業(yè)的諸如波峰焊、再流焊(請確認(rèn)“再流焊”的表述是否確切)、浸焊以及手工焊接和有益于保障綠色環(huán)保而藉以滿足RoHS指令要求的含Nd、Te和Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料。本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種含Nd、Te和Ga的Sn-Ag-Cu無鉛釬料，由下列成分按質(zhì)量百分比構(gòu)成0.ΟΓΟ. 5% 的 Ag, 0. 02 I. 0% 的 Cu, 0. 00Γ0. 5% 的 Nd, 0. 00Γ0. 5% 的 Te，0. 003 I. 5% 的 Ga,余量為Sn。本專利技術(shù)按上述成分質(zhì)量百分比,在滿足Cu與Ag的質(zhì)量比為Cu Ag=2 I時,尤其同時滿足Ga與Nd的質(zhì)量比為Ga Nd=3 I時，具有優(yōu)異的潤濕性能以及釬縫力學(xué)性倉泛。本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案由于在釬料中銀的質(zhì)量百分含量僅為O. 01-0.5%，相對于已有技術(shù)顯著減少，因而可節(jié)約屬于戰(zhàn)略資源的貴金屬銀；由于在Cu與Ag之間、Ga與Nd之間找到了合理添加量的平衡點(diǎn)，因此不僅可以將銀含量降至超低程度，而且可改善釬料的潤濕性能，并且在配合市售的R M A (中等活性的助焊劑)釬劑，釬縫力學(xué)性能可達(dá)到75MPa 85MPa (抗剪強(qiáng)度)，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到76MPa 88MPa，從而可適用于電子行業(yè)的諸如波峰焊、再流焊以及手工焊接；由于釬料中不含有RoHS指令限制使用的有害元素Pb，因而能滿足制造行業(yè)綠色、環(huán)保、無鉛無鎘的需要。附圖說明圖I為配合市售的免清洗助焊劑，并且在不同試驗(yàn)條件下當(dāng)Ga Nd=3 I時不同含量的Nd對SnO. 35AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響的示意圖。圖2所示為配合市售的水溶性助焊劑，并且在不同試驗(yàn)條件下當(dāng)Ga Nd=3 I 不同含量的Nd對SnO. 35AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響的示意圖。圖3所示為配合市售的水溶性助焊劑，不同含量的Nd對SnO. 35AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響的示意圖。具體實(shí)施例方式用常規(guī)方法制備釬料，即使用市售的錫錠、銀板、電解銅、金屬鎵、金屬釹和元素碲，各種金屬原料按需要配比，冶煉時加入經(jīng)優(yōu)化篩選確定的“覆蓋劑”或采用“惰性氣體”保護(hù)進(jìn)行冶煉、澆鑄，可得到棒材。通過擠壓、拉拔，即得到絲材(也可加入助焊劑，制成“藥芯焊絲”)。鉛(即Pb)元素作為錫錠、電解銅等原材料中的“雜質(zhì)元素”，總量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))控制在Pb ( O. lwt.%范圍內(nèi)，以滿足符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20422-2006《無鉛釬料》的規(guī)定(標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定Pb ( O. Iwt. %)。考慮到金屬鎵熔點(diǎn)低，金屬釹熔點(diǎn)高且極易氧化，根據(jù)生產(chǎn)需要也可將金屬鎵、金屬釹預(yù)先冶煉成中間合金，以Sn-Ga和Sn-Nd的形式加入，以保證鎵和釹在釬料中成分的準(zhǔn)確性。請參見圖1，該圖揭示了配合市售免清洗助焊劑(即釬劑)在不同試驗(yàn)溫度條件下，并且在Ga含量與Nd含量保持Ga Nd=3 I的前提條件下，不同含量的Nd對SnO. 35AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響。請見圖2，該圖揭示了配合市售水溶性助焊劑(即中等活性釬劑，RMA釬劑)在不同試驗(yàn)溫度條件下，在Ga含量與Nd含量保持Ga Nd=3 I的前提條件下，不同含量的Nd對SnO. 35AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響。請見圖3，該圖配合市售水溶性助焊劑，不同含量的Nd對Sn3. 8AgO. 7Cu無鉛釬料潤濕時間的影響。從圖I 一圖3可以更清晰地看出，在Ga含量與Nd含量保持Ga Nd=3 I的前提條件下，Nd含量在O. 00Γ0. 5%的添加范圍內(nèi)，本專利技術(shù)的釬料具有良好的潤濕性能，即具有小于或接近于Is的潤濕時間(而小于Is是國際同行公認(rèn)的具有“良好的潤濕性能”的時間界限)。本專利技術(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具有以下發(fā)現(xiàn)I )、發(fā)現(xiàn)了 Cu與Ag之間的“合理添加”可以顯著改善低銀(本說明書特指銀含量小于等于O. 5wt. %) Sn-Ag-Cu無鉛釬料的潤濕性能。當(dāng)同時添加Ga與Nd元素，當(dāng)它們的添加量在“某些特定范圍”時，低銀Sn-Ag-Cu無鉛釬料具有與高銀Sn3. 8AgO. 7Cu無鉛釬料相當(dāng)?shù)臐櫇裥阅堋Ｓ捎阢y含量從3. 8%降低至O.5%后，Sn3. 8AgO. 7Cu的固相線溫度從217°C左右提高到了 SnO. 5AgO. 7Cu的225°C左右。微量Ga與Nd元素的加入，對釬料的固相線溫度和液相線溫度影響很小，因此，本專利技術(shù)的試驗(yàn)溫度比Sn3. 8AgO. 7Cu的試驗(yàn)溫度提高了 5°C。在本專利技術(shù)的試驗(yàn)過程中，研究發(fā)現(xiàn)，金屬Sn可與Ag形成低熔點(diǎn)共晶，其共晶溫度為221 °C ;金屬Sn與Cu也可以形成低熔點(diǎn)共晶，其共晶溫度為227°C。不過，金屬Cu與Ag除了可形成低熔點(diǎn)共晶(其共晶溫度為779°C )外，還可以相互形成“固溶體”。由于Ag的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含Nd、Te和Ga的Sn？Ag？Cu無鉛釬料，其特征在于其組成為按質(zhì)量百分比的0.01~0.5%的Ag，0.02~1.0%的Cu，0.001~0.5%的Nd，0.001~0.5%的Te，0.003~1.5%的Ga，余量為Sn。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張偉平，
申請(專利權(quán))人：浙江高博焊接材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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