[发明专利]低温环保多元合金焊锡膏及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低温环保多元合金焊锡膏，包括以下质量份数的原料：锡合金焊料85～90份，助焊剂10～15份；所述锡合金焊料为含25wt％～45wt％的Bi、含0.5wt％～2.5wt％的低熔点金属以及余量为Sn的Sn‑Bi合金；所述助焊剂包括占助焊剂总质量28％～40％的松香、5％～16％的触变剂、6％～8％的表面活性剂、3％～6％的有机活性物质及余量的有机溶剂。将锡合金焊料中的Bi含量降到锡合金焊料的25wt％～45wt％，以改善降低Sn‑Bi合金的脆性，提高焊料的塑性，解决现有的含有Sn‑Bi焊料合金的焊锡膏脆性较大导致的潜在风险的问题；利用多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点的特性，通过在锡合金焊料中添加低熔点金属与Sn、Bi混合制成的合金来使锡合金焊料的焊点温度降低，同时增强焊料的润湿性能。

【技术领域】

本发明涉及电子元器件用焊料技术领域，具体涉及一种低温环保多元合金焊锡膏及其制备方法。

【背景技术】

锡膏是电子元器件封装过程中常用到的材料，现有的锡膏存在其含有的卤素会造成电子元器件的线路失效、不含铅的锡膏温度高的问题。

例如，现有的无铅焊料合金有Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Ag以及Sn-Zn系等，但是由于没有铅的存在，这些焊料合金的焊点温度均较高，保持在190℃以上，比Sn-Pb共晶焊料的焊接温度高40℃左右，无铅焊料的高焊点温度一方面对电子元器件、线路板的耐温性提出了更高的要求，另一方面也使生产过程中的能耗增加，造成能源的浪费。同时Sn-Ag-Cu、Sn-Ag系列的无铅焊料合金由于使用含量较高的Ag(3.0-3.5wt％)，使得制造成本大大增加。为了降低焊料合金的成本，人们为此开发出了Ag含量为0.3wt％的无铅焊料，降低了成本。

为了降低焊料的焊点温度，人们开发出了Sn-Bi系列的焊料合金，Sn-Bi焊料合金的共晶温度为138℃，含有Sn-Bi共晶焊料的锡膏由于具有熔点低、良好的工艺性能及较好的力学性能，在电子行业中的散热器件上得到广泛的应用。但是Sn-Bi焊料合金有一个缺陷，Sn-Bi共晶合金中Bi元素的含量为58wt％，焊接后的显微组织是β-Sn+Bi共晶体，由于Bi具有的脆性(和Pb比较)，共晶成分含Bi量又高，因此虽然该焊料的强度指标较高，但焊料较脆，存在潜在的可靠性问题。由于Sn-Bi焊料的熔点较低，Sn-Bi焊料在服役期间焊点承受的约比温度很高，这会带来焊点蠕变寿命大大降低的潜在风险。还有就是对于采用Sn-Bi焊料焊接Cu焊盘使得焊点来说，在老化试验时，一方面焊点中的Bi相会长大粗化并偏聚：另一方面Bi原子通过扩散，会在界面金属间化合物Cu₃Sn中聚集及形成微空洞，使焊点的力学性能降低。

因此，本发明意在提供一种解决上述一个技术问题的低温环保多元合金焊锡膏。

【发明内容】

本发明提供一种低温环保多元合金焊锡膏，解决现有的含有Sn-Bi焊料合金的焊锡膏脆性较大导致的潜在风险的问题。

为解决上述问题，本发明提供技术方案如下：一种低温环保多元合金焊锡膏，包括以下质量份数的原料：锡合金焊料85～90份，助焊剂10～15份；所述锡合金焊料为含25wt％～45wt％的Bi、含0.5wt％～2.5wt％的低熔点金属以及余量为Sn的Sn-Bi合金；所述助焊剂包括占助焊剂总质量28％～40％的松香、5％～16％的触变剂、6％～8％的表面活性剂、3％～6％的有机活性物质及余量的有机溶剂。

所述低熔点金属为元素In、Ga中的任一种或两种的混合物，In的熔点为156.61℃，In的可塑性强，延展性也好，在液态下对金属表面具有良好的润湿性。Ga在29.76℃时变为液体，在液态下对金属表面也具有良好的润湿性。

所述元素In含量为0.4wt％～2.1wt％，所述元素Ga的含量为0.1wt％～0.4wt％。