[发明专利]一种抗氧化低银无铅焊料

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗氧化低银无铅焊料，用于印制板焊接的焊接材料，属焊接材料领域。

技术背景

目前，作为替代锡铅焊料的无铅焊料主要有Sn-Cu系列和Sn-Ag-Cu系列无铅焊料，在Sn-Ag-Cu系列无铅焊料中具有代表性的为Sn3.5Ag0.7Cu和Sn3.0Ag0.5Cu两种，在这两种Sn-Ag-Cu无铅焊料中，银含量在3.0～3.5％之间，由于银是一种贵金属，在上述两种焊料中仅银一项就占焊料成本的一半以上.为了降低焊料的成本，曾经有人研制过低银无铅焊料，例如专利文献CN1544197A，公开含银量2.0～2.9％的无铅焊料，虽然降低了银含量，但银含量仍然很高，CN101036962A专利文献公开另一种低银无铅焊料，该产品中银的含量为0.01～0.05％，这样低的银含量对于降低焊料的熔点已经不起作用。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种抗氧化低银无铅焊料，该焊料在熔融状态的温度范围宽，在焊接温度下流动性好，满足一般双面板焊接的要求，同时又降低了成本。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

抗氧化低银无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成：Ag 0.1～1.0％、Cu 0.5～1.0％、Ni 0.001～0.1％、Ge 0.008～0.1％、P 0.001～0.1％和余量为Sn。

本发明的抗氧化低银无铅焊料，其固相线为217℃，液相线226℃。该焊料与Sn-Cu焊料相比，熔融状态的温度范围宽，在焊接温度下流动性变好，能满足一般双面板焊接的要求。与Sn-Ag-Cu焊料相比，这种焊料的成本可以大幅度降低。

本发明的无铅焊料加入微量的Ni，Ge，P可细化结晶，提高焊料的抗氧能力和润湿性，，P是具有抗氧能力的元素，而且价格低廉，P在一定程度上去除溶解在合金中的氧而实现抗氧化，P的加入量一般在0.001～0.1％，但是P具有高温下易升华的问题，随着焊接过程的不断进行，P的含量会逐渐减少，抗氧化作用也随之降低，Ge也是主要抗氧化元素，与Sn和Cu相比，Ge生成氧化物的自由能低，在合金中优先自身氧化形成稳定的氧化物，因此，Ge具有抑制熔融焊料氧化的作用，同时能改善焊料的润湿性。Ge的熔点为936℃，不存在升华的问题，微量Ge可以使晶粒细化，提高抗氧化性能，加入过多会妨碍熔融合金的均匀扩散，一般加入量在0.008～0.1％之间。P和Ge具有协同抗氧化性能，实验证明，适当量的P和Ge复合添加要比单一加入P或Ge的抗氧化作用要好，Ni的添加可明显改善合金的结晶状况。由于Sn-Cu或Sn-Ag-Cu焊料在冷凝时主要是以Cu₆Sn₅相形成枝状结晶，结晶生长过大就会使焊料结晶粗糙，在Sn-Cu和或Sn-Ag-Cu焊料中加入Ni后，会形成Ni3Sn2相，其熔点为795℃，高于Cu6-Sn5相，由于Ni3Sn2相的存在，抑制了Cu₆Sn₅相的长大，从而使Sn-Ag-Cu焊料结晶细致有光泽，流动性变好。Ni的加入量为0.01～0.3％。

本发明的焊料性能对比结果：

焊料的润湿性是通过测定焊料在260℃下的润湿时间确定的，润湿时间小于1.2S为好，1.2-1.5S为较好，大于1.5S为较差：抗氧化性是通过测定焊料的出碴率确定的。测定方法如下：称取1.5kg的焊料，放在焊锡锅中，260℃下连续搅拌2小时，搅拌速率为60转/分，记录出渣量。出渣量小于15g为好，15～30g为较差。

由于采取上述技术方案，本发明的无铅焊料温度范围宽，流动性好、成本低、抗氧化、润湿性好和晶粒细化的优点及效果。

具体实施方式

实施例

将Ag，Cu，Ni，Ge，P与Sn分别制成Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Ni，Sn-Ge，Sn-P中间合金，根据所列实施例焊料中原料配比和中间合金中微量元素的比例，计算出焊料中纯锡和中间合金的加入量，按一定的熔炼方式熔炼，得到实施例焊料。测定焊料性能。

实施例