[发明专利]一种SnBiAgCu高可靠性无铅焊料合金

说明书

一种SnBiAgCu高可靠性无铅焊料合金，按重量百分比计，包含：0.1‑5％的Ag、0.4‑4％的Cu、0.5‑10％的In、0.1‑10％的Sb、0.5‑10％的Bi、0.01‑0.5％的Ni、总量在0‑0.1％的P、Ge或Ga、余量的Sn以及不可避免的杂质。本发明通过Ag、Sb、Ni、In等合金元素的添加，形成焊点后在界面处可阻碍Bi的富集，防止SnBi共晶组织形成，减少对焊接接头机械性能的损害，提高焊接强度，同时在不同的工艺温度下，具有较好的抗氧化性。

技术领域

本发明涉及无铅焊料合金技术领域。

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、SnBi系焊料合金。SnAgCu系润湿性好、具有较好的焊接可靠性和工艺良率，但也存在熔点较高、成本高、随着银含量增加抗跌落性降低等缺点。Sn-Cu系成本较低，但熔点高、润湿性较差。Sn-Bi系熔点低、润湿性较好，但由于含Bi较高焊接后可靠性差。公开号为CN1927525和CN101380700B的中国专利分别公开了一系列焊料，这些焊料由于添加了稀土元素，而稀土元素化学性质非常活泼，易于氧化，会使焊料表面张力增大，降低焊料的润湿性，不利于焊接。Zn的添加会使焊接接头表面粗糙、无光泽，并且Zn易氧化影响流动性，导致桥连和拉尖等缺陷增加，而且焊接接头易发生腐蚀等。Fe的添加会使黏渣增多，形成拉尖、桥连等缺陷。Al的添加会使焊接接头出现砂粒状，降低焊接接头的可靠性。为了保证焊接的质量及焊后的可靠性，Zn、Fe、Al、稀土元素等元素在微合金化时都必须严格控制其成分，同时由于Bi的含量很高、脆性较大、且具有“热缩冷胀”的特性，因此仍然存在润湿性差、熔程大(流动性差)、焊接后可靠性差等缺点。

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、改善焊接性能、综合焊接性能好的SnBiAgCu高可靠性无铅焊料合金。

本发明采取的技术方案如下：

一种SnBiAgCu高可靠性无铅焊料合金，该无铅焊料合金的重量百分比组成为：

0.1-5％的Ag；

0.4-4％的Cu；

0.5-10％的In；

0.1-10％的Sb；

0.5-10％的Bi；

0.01-0.5％的Ni；

和以下元素中任意一种、两种或三种的复合添加，总量在0-0.1％范围内：

0-200ppm的P；

0-200ppm的Ga；

0-200ppm的Ge；

以及余量的Sn及不可避免的杂质。

本发明所述无铅焊料合金在制备过程中，Ag、Cu、Sb、In、Ni、Ge、P制备成SnX中间合金形式添加，剩余Bi、Ga以纯物质添加，不足的Sn以纯Sn添加。

本发明所述Ag、Cu、Ge、P、Sb、In、Ni的中间合金采用真空熔炼炉制备，制备比例和熔炼温度分别是：

Ag：Sn-3％Ag，500℃；

Cu：Sn-10％Cu，650℃；

Sb：Sn-10％Sb，500℃；

In：Sn-52％In，350℃；

Ni：Sn-4％Ni，700℃

Ge：Sn-1％Ge，400℃；

P：Sn-1％P，450℃。