[发明专利]锡铜锑无铅钎料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电子封装用钎焊材料。

背景技术：

世界已经进入信息时代。近二三十年里，以计算机为代表的电子信息技术产品发展极为迅速。锡钎焊技术是现代电子信息产品封装的基础技术之一。锡铅(以Sn-37Pb为典型成分)合金作为古典的钎料合金一直应用至今。然而，从20世纪60年代起人们逐渐认识到金属铅的毒害作用。进入到20世纪90年代后，无铅化的浪潮开始进入电子封装这一领域。

自2006年7月1日起欧盟的“废弃电力电子设备指令”(directive onWaste Electrical and Electronic Equipment，WEEE)和“电力电子设备中禁止使用某些有毒有害物质指令”(directive on the Restriction of the use ofcertain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment，RoHS)正式生效，而我国信息产业部与、国家发改委、国家环保总局等七个部委于2006年2月28日联合公布了《电子信息产品污染控制管理办法(第39号)》，该办法已于2007年3月1日开始施行。

在近20年的时间里，全世界还没有找到可以完全替代锡铅合金的封装钎料。但是已经公认，在众多无铅钎料中，Sn-Cu系合金已经开始用于波峰焊等电子封装的焊接制造工程当中。然而该合金熔点高于传统锡铅钎料，润湿性能也有所下降，焊点接头的力学性能、可靠性也还需要改善与提高。同时还存在另一个潜在的问题，即Sn-Cu系合金低温下会发生β-Sn向α-Sn的同素异形转变，即通常所说的锡瘟现象。

发明内容：

本发明的目的是提供一种无毒无公害、安全环保的钎焊材料。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

锡铜锑无铅钎料，其组成包括：铜、锑、锡，所述的锡铜锑无铅钎料为锡铜锑系合金，所述铜的重量百分数为0.7，所述锑的重量百分数为0.1～1.2，所述锡的重量百分数为98.1～99.2。

所述的锡铜锑无铅钎料，所述铜的重量百分数为0.7，所述锑的重量百分数为0.25，所述锡的重量百分数为99.05。

所述的锡铜锑无铅钎料，所述铜的重量百分数为0.7，所述锑的重量百分数为0.5，所述锡的重量百分数为98.8。

所述的锡铜锑无铅钎料，所述铜的重量百分数为0.7，所述锑的重量百分数为0.75，所述锡的重量百分数为98.55。

所述的锡铜锑无铅钎料，所述铜的重量百分数为0.7，所述锑的重量百分数为1.0，所述锡的重量百分数为98.3。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明与传统的锡铅钎料相比不含铅、对人和环境无害。

2.锑元素在化学元素表中与锡元素同处于第5周期并且相邻，物理与化学性能有许多近似之处。从相图上看，在锡元素中加入少量的铜和锑，既有可能形成固溶体、也有可能形成化合物，这几个元素及其合金无毒、无公害、安全环保。

3.本发明与现时已经使用的锡铜无铅钎料相比，锑的加入可以抑制锡瘟的产生。

4.锑的加入不会出现低熔点共晶物(测试结果见附图)，有利于在钎焊过程中形成可靠的焊点。

5.锑的加入可以提高钎焊接头的剪切强度。钎焊基板为纯铜，钎焊加热设备为DY-560型台式电脑程控表面贴装焊机。钎焊加热工艺曲线见附图5。钎剂的成分配比为：异丙醇65％，松香30％，氯化亚锡(SnCl2)5％。用XLD-系列液晶屏显电子式拉力试验机进行剪切测试，用Auto CAD测量断口面积，表1为试验结果。

表1 剪切试验结果

6.锑的加入对接头界面时效过程中金属间化合物的长大有抑制作用。采用FEI Sirion 200型热场发射扫描电子显微镜对钎焊界面分别时效前后进行拍照，再利用Auto CAD测量金属间化合物厚度，结果见表2、表3、表4和表5。

表2 钎焊后界面化合物平均厚度(μm)

表3 时效100h后界面化合物平均厚度(μm)

表4 时效500h后界面化合物平均厚度(μm)

表5 界面化合物总平均厚度对比(μm)

附图说明：

附图1是钎料Sn-0.7Cu-0.25Sb熔化特性曲线。

附图2是钎料Sn-0.7Cu-0.5Sb熔化特性曲线。