[发明专利]含Nd、Li、As、In的Sn-Ag-Cu无铅钎料

说明书

一、技术领域

一种含Nd、Li、As、In的Sn-Ag-Cu无铅钎料，主要用于微电子封装以及表面组装领域，是一种具有优良可焊性、抗蠕变能力以及良好的力学性能的新型无铅钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。

二、背景技术

我国是目前全世界最大的电子产品生产基地，电子产品的出口市场主要面对北美、欧盟、日本等发达国家地区。针对无铅化趋势的到来，中华人民共和国信息产业部、国家发展和改革委员会、商务部、海关总署、国家工商行政管理总局、国家质量监督检验疫总局和国家环境保护总局已于2006年2月28日公布《电子信息产品污染防治管理办法》，规定自2007年3月1日起实施。办法禁止电子产品中含铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚和其他有毒或者有害物质和元素。鉴于以上原因，SnPb钎料的替代问题成为诸多研究人员关注的焦点。在无铅化进程和无铅工艺中，无铅钎料的开发非常关键。适用于电子行业的无铅钎料必须满足一下性能要求：a、无毒性，成本应相对低廉，不会对环境和人体健康产生不良影响。b、良好的润湿性能。c、良好的力学性能(如强度、塑性、抗疲劳性能等)、电学性能和热学性能。d、和现有的助焊剂能相匹配。e、良好的加工性能好。f、能与现行的波峰焊、红外再流焊、气相再流焊等设备相兼容。g、在钎焊和服役过程中和母材间可形成适量的金属间化合物，且在热力学和动力学方面均能适配。鉴于以上要求综合考虑，目前电子行业应用最广泛的无铅钎料主要有用于波峰焊的Sn-Cu系二元合金钎料以及用于再流焊的Sn-Ag-Cu系三元合金钎料，Sn-Ag-Cu系合金钎料由于综合性能较好，是到目前为止被电子行业广泛认为最具有潜力替代传统的Sn-Pb钎料的无铅钎料。

SnAgCu钎料因其润湿性较好、接头的可靠性较高、抗热疲劳等优点被推荐为Sn-Pb钎料的最具潜力替代品。由于共晶点尚未精确确定，各国推荐使用的Sn-Ag-Cu钎料成分尚未统一，日本推荐Sn-3.0Ag-0.5Cu，欧盟推荐Sn-3.8Ag-0.7Cu，而美国则倾向于Sn-3.9Ag-0.6Cu。以上已报道的成分只有Sn-4.0Ag-0.5Cu是公开发表的，使用中不存在专利的问题，其它成分的合金在使用中都涉及相关专利成分问题。向Sn-Ag-Cu系合金中加入其它微量元素，Sn-Ag-Cu系钎料的润湿性能、力学性能以及抗蠕变能力仍有很大的改良空间，国外已公开的专利主要是通过加入Ge、P、In、Ni、Fe等元素来优化Sn-Ag-Cu系合金钎料的某些方面的性能，代表性的有Sn-(2.8-4.2wt％)Ag-(0.3-0.8wt％)Cu-(0.0001-0.01wt％)Ge-(0.0001-0.01wt％)In[美国专利US7250135B2]；含银量较低的Sn-(0.3-0.4wt％)Ag-(0.6-0.7wt％)Cu-(0.01-1.0wt％)P[美国专利US7335269B2]；含银量较高的Sn-4.7Ag-1.7Cu-(≤1.0wt.％)Ni/Fe[美国专利US6231691B1]；中国的Sn-(2-5wt％)Ag-(0.2-1wt％)Cu-(0.025-1.0wt％)Er[中国专利，公开号为CN 1621194A]；Sn(94.7～98wt％)-(1～3.5wt％)Ag-(0.5～1.5wt％)Cu-(0.001-0.1wt％)La或Ce等[中国专利，ZL 02129643.X]。