[发明专利]一种SnBiAgSbIn低温无铅焊料合金

说明书

本发明公开了一种SnBiAgSbIn低温无铅焊料合金，属于低温焊料合金技术领域。本发明的低温无铅焊料按重量百分比计，包含：30‑60％的Bi、0‑3.5％的Ag、0.1‑3％的Sb、0‑3.0％的In、0‑0.11％的Ge、0‑0.11％的P、两种以上稀土元素、余量的Sn以及不可避免的杂质。本发明可抑制Bi元素的偏析，提高焊点机械性能，解决目前二元SnBi焊料在使用过程中焊点易出现空洞、机械性能差、焊点易剥离等问题。

技术领域

本发明涉及一种SnBiAgSbIn低温无铅焊料合金，属于低温焊料合金技术领域。

背景技术

自从电子焊料无铅化以来，应用较为广泛的是SnCu系、SnAgCu系焊料合金，这几种应用较为广泛的焊料合金熔点较高。但是随着摩尔定律的持续推进，芯片向高度集成化、轻薄化发展，使用现有焊接工艺进行焊接时，易出现翘曲、枕窝、桥连等工艺缺陷。并且由于焊接温度较高，导致芯片的受热失效率较高。针对上述问题，目前焊料行业等相关企业积极开发低温无铅焊料合金，目前的低温焊料包括SnBi系、SnZn系、SnIn系等。其中，SnZn抗氧化性能差，焊点易腐蚀。SnIn的共晶成分分别为质量分数为48％的Sn和52％的In，共晶点温度为117℃，SnIn焊料在Cu上溶解快，界面化合物结构受Cu在SnIn中的溶解度影响，易形成Cu₂(Sn,In)和Cu₂In₃Sn，且Cu₂In₃Sn在富In一侧。In可以改善钎料的润湿性，但是In为稀散金属，全球资源储量极低，价格较高，不具备大规模使用的前景，只能作为一种微量元素进行添加使用。应用较多的是SnBi系低温无铅焊料合金，Bi的添加可以有效降低焊料的熔点，但是SnBi焊料合金由于Bi易偏析，导致焊接性能变差，焊点脆性大，如共晶焊料Sn58Bi的熔点为139℃，在中等冷却速度条件下，共晶相SnBi呈片状；在缓慢冷却速度下，晶粒较大，钎焊接头的裂纹一般沿晶界扩展；而且钎焊接头的再结晶会引起体积膨胀，从而加剧合金的脆化。焊接接头在受到冲击和应力时，产生的微型裂纹沿晶界扩展，进而导致焊点断裂并失效。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种可抑制Bi元素的偏析、提高焊点机械性能的SnBiAgSbIn低温无铅焊料。

本发明采取的技术方案如下：

一种SnBiAgSbIn低温无铅焊料合金，该无铅焊料合金的重量百分比组成为：30-60％的Bi；0-3.5％的Ag；0.1-3％的Sb；0-3.0％的In；0-0.11％的Ge；0-0.11％的P；和任选两种以上下列稀土元素的复合添加：0-0.5％的Y；0-0.5％的La；0-0.5％的Ce；0-0.5％的Pr；余量的Sn以及不可避免的杂质。

一种SnBiAgSbIn低温无铅焊料合金，按重量百分比计，包含：

30-60％的Bi；

0-3.5％的Ag；

0.1-3％的Sb；

0-3.0％的In；

0-0.11％的Ge；

0-0.11％的P；

和任选两种以上下列稀土元素的复合添加：

0-0.5％的Y；

0-0.5％的La；

0-0.5％的Ce；

0-0.5％的Pr；

余量的Sn以及不可避免的杂质。

所述低温无铅焊料合金在制备过程中，Y元素以BiY中间合金的形式添加，Ag、In、Sb、Ge、P、La、Ce、Pr制备成SnX中间合金形式添加，不足的Sn和Bi以纯Sn和纯Bi添加。