[发明专利]一种含稀土无卤素Sn-Ag-Cu系焊锡膏

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊锡膏，具体地说涉及一种含稀土无卤素 Sn-Ag-Cu系焊锡膏。属于微电子行业表面组装技术领域。

背景技术

近年计算机、通讯设备、仪器仪表、家用电器向小型化、高 性能、多用途发展。电子零部件也必然小型化。而表面组装技术 (SMT)的发展正是源于微型电子元件及高精密度精细电子集成芯 片的出现。表面组装技术(SMT)的焊接方法及所需的焊接材料也 发生变化，所用原材料焊锡膏在表面组装技术(SMT)行业中的应 用也越来越广泛，日益受到电子制造商的重视。

传统的焊锡膏产品由锡铅焊料粉和焊剂混合均匀组成。其中 锡铅焊料较为常规，一般为直径20μm-45μm的质量分数为 (Sn)63％、(Pb)37％或(Sn)62％、(Pb)36％和(Ag)2％球形粉构成； 而作为载体介质的焊剂一般由树脂、活化剂、触变剂、溶剂和添 加剂构成。近年来，焊锡膏的种类也随之增多，焊锡膏的选择不 但要配合生产的需要，同时也要注意到副作用的产生及避免不良 后果。为了避免含铅焊锡膏的危害和符合环保的要求，因此选用 无铅焊锡膏。但是无铅焊锡膏在从有铅到无铅过程中技术还不成 熟，这些无铅焊锡膏存在许多缺点，如：粘附性和印刷性不理想； 焊后焊点不饱满光亮；焊后有明显的残留物且残留物色泽较深， 必须用有机溶剂清洗。随着表面组装技术的兴起和越来越广泛的 运用，要求焊锡膏具有良好的工艺性能，比如印刷性能良好、焊 后焊点饱满光亮。目前电子行业中用于配制焊锡膏的助焊剂中大 多含有卤化物的活性剂，由于卤化物在焊后残留物较多，具有很 大的腐蚀性，会严重影响产品的质量。同时卤化物对大气臭氧层 有严重的破坏作用，对生态环境产生的极大破坏，环保性能较差。

中国专利申请(公开号：CN101143407A)涉及一种焊锡膏及 其制备方法，该焊锡膏组分及各组分的重量百分比含量为；合金 焊粉80-90％；有机溶剂6-8％；有机酸1-8％；树脂2-10％；表面活 性剂0.2-2％。所述合金焊粉由重量百分比为95.5％-99.5％的锡， 重量百分比为0.3％-4％的银和重量百分比为0.1-0.7％的铜组成。 虽然该焊锡膏的助焊剂中不含卤化物，焊锡膏适应性强，焊接后 焊点周围无残留物，免清洗。但是该该焊锡膏的合金焊粉细化程 度较差，分布不均匀，合金焊粉的延伸率较低，焊锡膏的力学性 能较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种力学综合性能较 好的含稀土无卤素Sn-Ag-Cu系焊锡膏。

本发明的目的是通过下列技术方案来实现的：一种含稀土无 卤素Sn-Ag-Cu系焊锡膏，该焊锡膏由以下重量百分比的组分组 成：

合金焊粉：85％～90％，助焊膏：10％～15％；其中所述的合金 焊粉由以下重量百分比的成分组成：

Ag：1.0％～5.0％，Cu：0.1％～1.0％，稀土元素：0.025％～1.5％， 其余为Sn。

本发明的合金焊粉主要由Sn、Ag、Cu、稀土元素的球形金属 合金粉末组成，粉末的颗粒大小通常在20μm～45μm之间，球形 率大于95％。锡银铜合金焊粉具有耐热疲劳，润湿性好，强度大 的特点。本发明在合金焊粉中加入稀土元素对其延伸率和抗拉强 度有较大的提高，稀土元素的加入改善合金焊粉的塑性性能，稀 土元素可以细化晶粒，而晶粒细小，相应的应力集中较小，晶粒 越细，晶界越多，阻碍作用越大，使接近晶粒界面处产生了阻碍 晶体变化的难变形区。要使其产生滑移，需加较多的力，从而使 抗拉强度增加。

采用本发明的Sn-Ag-Cu系焊锡膏对元器件进行焊接，焊接后 通过对其焊接面截面的断口进行显微组织观察发现焊接面断口有 明显的塑性变形，其断裂几乎发生在塑性变形阶段，属于韧性断 裂。这是由于本发明的Sn-Ag-Cu系焊锡膏中Cu元素含量较低， 焊缝中块状的Cu₆Sn₅化合物的数量减少，改善了焊缝的组织分布， 而且稀土元素的加入使组织细化均匀，改善了合金焊粉的塑性性 能，使合金焊粉的断裂方式发生了改变，由脆性断裂向韧性断裂 转化。稀土元素具有很强的亲Sn能力，微量的稀土元素与Sn化 合，溶入Sn晶格中，优先析出，使焊缝的组织得到明显细化，进 一步的改善了焊缝的组织分布，从而使焊缝的力学性能得到提高。