[发明专利]一种无铅钎料及其配套用助焊剂

说明书

一种无铅钎料，按重量百分比计：包括Zn2‑9%、Bi2‑8%、La0.1‑0.5%、Ga0.1‑0.5%、Nd0‑0.08%、Sn为余量，电子封装用无铅钎料用助焊剂，按助焊剂的重量百分比计，包括：成膜剂34‑56%、活性剂2‑11%、抗氧化剂1‑3%、表面活性剂0.2‑1.6%、缓蚀剂0.3‑1.2%、余量为有机溶剂。

技术领域

本发明涉及电子封装焊接领域，特别涉及一种无铅钎料及其配套用助焊剂。

背景技术

电子工业中电子产品要求无铅化已经上升到法律高度，传统Sn-Pb钎料被无铅钎料取代势不可挡，Sn-Zn共晶合金熔点（198℃）较低，力学性能优异、成本低廉，被誉为最有可能替代Sn-Pb钎料的合金体系之一，具有巨大的诱惑力和市场前景，但由于Zn易被氧化形成氧化物，劣化钎料的润湿性能，成为Sn-Zn钎料应用的瓶颈。

目前研究主要集中在通过合金化的手段开发新合金体系来改善Sn-Zn钎料在铜基板上的润湿性，取得了一定成效，但仅靠微合金化的方法对钎料润湿性能进行改善尚不能达到理想效果，并且某些特殊元素（如Ag、In等）的添加将导致成本的提升以及新的工艺问题。

目前关于助焊剂研究的报道尚少，己报道的助焊剂在钎焊效果以及焊后残留物的环保问题上存在欠缺；因此，研制新型高性能、环保、免清洗且与Sn-Zn系钎料匹配的助焊剂是个新思路，可能显著改善Sn-Zn钎料的润湿性能，增加Sn-Zn系钎料在电子制造工业中的应用，加快无铅化的步伐。

发明内容

本发明克服现有技术不环保、难以清洗、润湿性差的缺陷，提供了一种无铅钎料及配套用助焊剂。

一种无铅钎料，按重量百分比计：包括Zn2-9%、Bi2-8%、La0.1-0.5%、Ga0.1-0.5%、Nd0-0.08%、Sn为余量。

电子封装用无铅钎料用助焊剂，按助焊剂的重量百分比计，包括：成膜剂34-56%、活性剂2-11%、抗氧化剂1-3%、表面活性剂0.2-1.6%、缓蚀剂0.3-1.2%、余量为有机溶剂。

Nd元素是表面活性元素，在钎焊过程中Nd元素会大量富集在液态钎料表面发生正吸附，降低钎料的表面张力，从而改善钎料的润湿性能；另一方面，Nd元素在液态钎料表面的富集也减少了Zn元素的氧化，进一步改善了钎料的润湿性能；由于稀土元素本身化学性质活泼，易发生氧化，当Nd元素含量较高时，在钎焊过程中大量富集在液态钎料表面的Nd元素发生氧化，生成的氧化渣反而增大了液态钎料的表面张力，不利于钎料的润湿；因此当添加过量Nd元素后（>0.08%）时，钎料的润湿性能呈下降态势。

适量Nd元素的添加可以起到细化晶粒的作用，使得钎料组织分布更为均匀，从而提高钎料的力学性能；而添加过量Nd元素后，由于稀土元素的原子半径较大，对基体合金的晶格有破坏作用引起合金内部缺陷，同时Sn-Nd相与金属间化合物均是硬脆相，在外加载荷的作用下易发生断裂，导致焊点的力学性能下降。

Ga元素与Sn元素应具有相似的化学性质，其所形成的化合物也相似；而与以往的研究结果中稀土相多为GaSn3的存在形式不同，EDX的分析结果显示Ga-Nd相中Ga元素和Nd元素没有特定的原子比，说明Ga-Nd相的存在形式不是唯一的；Ga元素在钎焊过程中会在钎料表面富集，Ga元素在钎料表面大量聚集生产了Ga-Nd相取代了脆性相Sn-Nd，提高了焊点的力学性能。