[发明专利]一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电子封装用Sn‑Ag‑Cu系无铅焊料及其制备方法，用Sn‑Ag‑Cu系无铅焊料合金各组元按质量百分比由以下组分组成：Sn 90‑96％，Ag 0.1‑0.2％，Cu 0.1‑1％，Bi 2‑4％，Ni 0.01‑0.5％，Zn 0.1‑3％，Ti 0.01‑0.5％，Pr 0.01‑0.5％，In 1‑4％，Zr 0.01‑0.5％，Y 0.01‑0.5％，以上组分质量百分比之和为100％。本发明制备的Sn‑Ag‑Cu系钎料合金润湿角小，导电率较好，焊点抗拉强度优良，因此在铜基板上的润湿性能和铺展性能优良，有利于电子封装焊料的制备，本发明中的制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产。

技术领域

本发明属于有色合金以及电子封装领域，具体涉及一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料，还涉及该电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料的制备方法。

背景技术

近年来由于全球电子行业的发展迅速迅猛，各国电子工业技术获得空前的发展，电子元器件作为电子产业的基础发展速度也风场迅速。在电子产品的生产过程中，实现电子元器件与基板之间的连接是一个必不可少的环节，钎焊则是实现这一连接的主要手段。Sn-Pb焊料由于其低熔点，价格低廉，润湿性能优异等优点以往得到广泛应用，但同时由于Pb以及含Pb化合物具有毒性，因此在2006年，Pb被全面禁止在电子产品中使用。因此开发研究新型无铅焊料迫在眉睫。Sn-Ag-Cu钎料合金共晶温度为217℃左右，且具有较好的润湿性以及焊点可靠性，但由于Ag含量过高导致钎料成本过高，且较高的Ag含量会造成钎料焊点性能的下降，因此本发明采用低Ag钎料作为研究对象。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料，具有低熔点，高电导率以及润湿性优异的特点。

本文的另一个目的是提供一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料的制备方法，具有成本可控低廉的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料，合金各组元按质量百分比由以下组分组成Sn 90-96％，Ag 0.1-0.2％，Cu0.1-1％，Bi 2-4％，Ni 0.01-0.5％，Zn 0.1-3％，Ti 0.01-0.5％，Pr 0.01-0.5％，In 1-4％，Zr 0.01-0.5％，Y 0.01-0.5％，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明所采用的另一个技术方案是一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料的制备方法，具体按照一下步骤实施：

步骤1：将纯度为99.99％的锡、银、铜放入刚玉坩埚中，在真空环境中进行熔炼，待原材料完全熔化后保温并搅拌，取出融化后的合金倒入模具后得到合金A；

步骤2：将合金A等量分为两份，取合金A的一份与铋、锌、镨、铟在真空环境下进行熔炼，待全部熔化后保温并搅拌，取出融化后的合金倒入模具冷却，得到合金B；

步骤3：取剩余一份合金A加入刚玉坩埚中，向其中加入镍、钛、锆、钇，在真空环境下进行熔炼，待原材料完全熔化后保温并搅拌，取出融化后的合金倒入模具后得到合金C；

步骤4：将合金B和合金C放入刚玉坩埚中，在真空环境下进行熔炼，在真空环境下进行熔炼，待原材料完全熔化后保温并搅拌，取出倒入模具后冷却即得一种电子封装用Sn-Ag-Cu系无铅焊料。

本发明的特点还在于：

步骤1的熔炼温度为900℃～1100℃，保温时间30～60min，搅拌频率10min/次。

步骤2的熔炼温度为800～1000℃，保温时间30～60min，搅拌频率10min/次。

步骤3的熔炼温度为1000～1500℃，保温时间30～60min，搅拌频率10min/次。

步骤4的熔炼温度为500～600℃，保温时间30～60min，搅拌频率10min/次。