[发明专利]一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊料，尤其涉及一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金，属于焊接材料技术领域。

背景技术

随着电子工业的迅速发展，对电子产品的要求也越来越高，电子产品所用的焊料种类很多，但大多数仍使用Sn-Pb焊料合金，由于锡铅焊料含铅对环境有污染，且对人体有害，大多数国家早已禁止使用含铅焊料。而现有的无铅焊料多数为Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag合金，Sn-Ag-Cu等，其缺点是有的熔点较高，有的成本较高，如焊料中采用的Ag元素过高，大大的提高了生产的成本，同时在润湿性方面的性能也较差。现有无铅焊料中也有采用无银无铅的焊料。

如中国专利申请（公开号：CN1806997A，公开日：2006年07月26日）公开的一种无铅焊料，该焊料的组分质量百分比为：镍：0.01%～0.15%，铜：0.1%～2%，铟：0.0001%～1%，磷：0.0001%～1%，余量为锡。其不足之处在于加入的磷元素最高使用温度只能达到420℃～450℃，当焊料使用温度达到420℃时磷会大量挥发，出现大量锡渣，严重影响产品质量。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金，该焊料具有合金润湿性好、延展性好，且焊料使用温度超过420℃时不易产生锡渣的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现，一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金，该无银无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比：

Cu：0.1%～1.0%；Ni：0.01%～1.0%；In：0.01%～1.0%；Ga：0.002%～0.004%；Ge：0.002%～0.004%；余量为锡。

本发明的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金，由于形成Cu₃Sn₅共晶微细弥散相而获得很高的初期强度，但是，当温度超过100℃时，弥散相会变粗大，因此，为了改善本发明的焊料的可靠性，通过加入Ni元素来改善焊料的性能，细化弥散相，并通过加入Ni能够提高钎料对不锈钢和硬质合金的润湿性能和改善钎料的塑性，加入的Cu和Ni能够提高焊料合金的机械性能。通过添加Ga和Ge元素，能够提高焊料的抗氧化性能，不易挥发，从而不产生锡渣，保证产品的质量，通过添加Ga和Ge元素后，焊料除了在正常温度（227℃）下使用以外，当使用温度高达500℃左右时，仍然可以使用，不会产生锡渣现象，使用效果良好。通过加入In元素，提高焊料的润湿性，增加焊料的光亮度，使组织微细化，稳定化。本发明的焊料不含铅不含银，具有对环境友好，成本低的优点，且所得的焊料合金在抗拉剪切强度、延展性及抗蠕变性等机械性能方面良好，可替代传统的锡铅焊料合金。

在上述的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金中，所述的Cu的加入还能够提高焊料的剪切强度和延伸率，但当加入的超过1.0%时，焊料的熔点会升高，且会使焊料的润湿性变差，而如果加入的量过少，则会起不到改善焊料机械性能的目的。

在上述的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金中，所述的Ni的加入与焊料中的Cu元素之间具有协同作用。细化弥散组织，改善焊料的润湿性和塑性。

在上述的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金中，作为优选，所述的无银无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比：

Cu：0.5%～0.8%；Ni：0.02%～0.05%；In：0.05%～0.08%；Ga：0.0025%～0.0035%；Ge：0.0025%～0.0035%；余量为锡。

在上述的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金中，作为进一步的优选，所述的无银无铅焊料合金含有以下成分的重量百分比：

Cu：0.6%～0.7%；Ni：0.03%～0.04%；In：0.06%～0.07%；Ga：0.0028%～0.0032%；Ge：0.0025%～0.003%；余量为锡。

在上述的SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金中，所述的无银无铅焊料合金还含有重量百分比为0.005%～0.008%的Dy和/或Er。能够提高润湿性能和扩展率，还能够改善焊料的电阻率，同加入Cu和Ni之间还具有协同作用，可使扩展率达到87%以上。作为优选，所述的无银无铅焊料合金含有重量百分比为0.006%～0.007%的Dy和Er，且Dy与Er的重量比为1：0.4～0.6。