[发明专利]一种Sn-Ag-Cu高性能无铅焊料及其制备方法

说明书

一种Sn‑Ag‑Cu高性能无铅焊料及其制备方法，所述无铅焊料的质量百分比组成为：1.5～2.5％的Sb、0.1～0.5％的Ni、0.1～0.5％的In、0.02～0.1％的Ce、1～5％的Bi、3～3.8％的Ag、0.7％的Cu和余量的Sn。本发明通过对Sn‑Ag‑Cu无铅焊料添加Sb、Ni、In、Ce、Bi五种微量元素，大大提高了焊料服役过程的抗拉强度和硬度，同时改善了焊料合金的润湿性及焊接性能。通过微量元素的添加同时提高了焊料的电导率，使焊料焊接后具备优异的导电性能。

技术领域

本发明属于无铅焊料及其制备方法技术领域。

背景技术

现有的Sn-Ag-Cu系无铅焊料，由于Ag含量较高而使焊料成本较高，同时，Ag含量的增加会对无铅焊料性能产生许多不良影响，如熔点升高、润湿性变差等，并且容易形成粗大的脆性Ag₃Sn相，造成焊接接头可靠性降低和寿命下降。因此有人力图通过添加微量元素改善焊料熔点升高、润湿性变差等问题，并降低Ag含量以求降低焊料成本。如CN105397329A公开的含Nd、Re、In的Sn-Ag-Cu低银无铅钎料，通过添加Nd、Re和In微量元素提高Sn-Ag-Cu低银无铅焊料力学性能、改善润湿性、降低焊料熔点，但是其对焊料力学性能的改善有限，难以满足现有技术发展对焊料力学性能的更高要求，并且焊料电导率较差，影响焊接产品的性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种具有较高强度、良好的可焊接性及电导率的Sn-Ag-Cu高性能无铅焊料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种Sn-Ag-Cu高性能无铅焊料，所述无铅焊料包括如下质量百分比的成分：

1.5～2.5％的Sb；

0.1～0.5％的Ni；

0.1～0.5％的In；

0.02～0.1％的Ce；

1～5％的Bi；

3～3.8％的Ag；

以及0.7％的Cu；

余量的Sn。

作为上述焊料的进一步改进，所述无铅焊料按质量百分比计，包括如下成分：Sb:1.5％、Ni:0.4％、In:0.2％、Ce:0.1％、Bi:3％、Ag:3.6％、Cu:0.7％，余量为Sn。

本发明所述无铅焊料的制备方法，是将各组分原料添加到钛合金无铅熔锡炉中，加热至350℃熔化，搅拌30min并保温2小时，然后降温至320℃，继续保温1小时后浇铸至模具中，制备得到所述无铅焊料；无铅焊料制备过程中，Ag、Cu、Ni、Ce分别以SnAg3、SnCu10、SnNi4、SnCe1.8形式添加，不足的Ag以纯度99.9％Ag添加，Sb、In、Bi分别以纯度99.9％的Sb、纯度99.9％的In、纯度99.9％的Bi添加。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过对Sn-Ag-Cu无铅焊料添加Sb、Ni、In、Ce、Bi五种微量元素，大大提高了焊料服役过程的抗拉强度和硬度，同时改善了焊料合金的润湿性及焊接性能。通过微量元素的添加同时提高了焊料的电导率，使焊料焊接后具备优异的导电性能。

附图说明

图1为本发明元素复加对Sn-Ag-Cu系焊料的抗拉强度影响图；

图2为本发明元素复加对Sn-Ag-Cu系焊料的延伸率影响图；

图3为本发明元素复加对Sn-Ag-Cu系焊料的硬度影响图；

图4为本发明元素复加对Sn-Ag-Cu系焊料的电导率影响图；