[发明专利]无铅钎料

说明书

本发明涉及软钎料合金，特别是无铅钎料，主要用于电子行业的无铅化组装和封装。

背景技术

熔丝管是用来作为过载和短路保护用的电器，保护设备和电器的安全使用，广泛应用于电气安装、供电行业、设备制造和工业控制系统等领域。传统熔丝管封装用软钎料合金为锡铅软钎料合金，然而近几年来，人们越来越关注铅对环境的污染和对身体健康的损害，世界各国相继出台一系列法令和法规来防治电子产品所带来的生态问题，限制铅在电子产品中的使用。在无铅化绿色制造这一大趋势下，熔丝管也已开始了无铅化封装。

目前已开发出的无铅钎料主要有Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn和Sn-Ag-Cu等，并通过添加Ag、Cu、P、Ni、In、Bi等元素获得性能不同的系列产品。如千住金属工业株式会社的JS3027441专利和艾奥瓦州立大学的US5527628专利，分别公开了各自的Sn-Ag-Cu系列无铅钎料；松下电器产业株式会社的CN1087994C专利和北京工业大学的CN1586793A专利申请公开了各自开发的锡锌系列无铅钎料；千住金属工业株式会社的CN1496780A专利申请公开了一种锡铜系列无铅钎料；韩国三星电机株式会社的CN1040302C、CN1040303C专利和CN1139607A专利申请公开了锡铋系列无铅钎料等。

无铅钎料的种类较多，但目前适用、并应用于熔丝管封装的无铅钎料是Sn-0.7Cu。虽然在现有无铅软钎料中，Sn-0.7Cu对熔丝管封装工艺的适用性相对较高，成本也较低，但其对熔丝管上镀镍铜帽的焊接性仍然较差；用Sn-0.7Cu软钎料封装过程中锡溢出现象非常严重，焊后需要割锡工艺将溢出的锡珠割掉，不仅增加了工艺复杂性和生产成本，又降低了生产效率、破坏了产品外观；用Sn-0.7Cu钎料封装时熔丝管的尺寸稳定性也较差，尺寸偏差率较大。上述这些原因导致熔丝管封装产品的成品率较低。

发明内容

本发明要解决已知技术中熔丝管无铅封装时焊接性差、溢锡率高，封装后的尺寸偏差率大等问题，为此提供本发明的无铅钎料，这种钎料对熔丝管封装时的焊接能力强，并可大大降低封装过程中的溢锡率和尺寸偏差率，提高产品的成品率。

为解决上述问题，本发明分为以下数种钎料。

其一特殊之处是以该钎料总重量计它由以下重量百分数的组分组成：

Cu    0.5％-2.5％；

Bi    0.1％-2.5％；

Ni    0.002％-0.5％；

余量为Sn。

其二特殊之处是以该钎料总重量计它由以下重量百分数的组分组成：

Cu    0.5％-2.5％；

Bi    0.1％-2.5％；

Ni    0.002％-0.5％；

RE    0.002％-0.2％；

余量为Sn。

其三特殊之处是以该钎料总重量计它由以下重量百分数的组分组成：

Cu    0.5％-1.9％；

Bi    0.1％-2.5％；

Ni    0.002％-0.5％；

Sb    0.05％-1.2％；

余量为Sn。

其四特殊之处是以该钎料总重量计它由以下重量百分数的组分组成：

Cu     0.5％-1.9％；

Bi     0.1％-2.5％；

Ni     0.002％-0.5％；

Sb     0.05％-1.2％；

RE     0.002％-0.2％；

余量为Sn。

本发明无铅钎料组成成份及其重量百分含量根据以下理由确定：

添加元素Cu可提高钎料的力学性能并加大熔化温度区间。然而Cu含量少于0.5％时，其作用不明显；而Cu含量超过2.5％时，钎料的润湿铺展性较差，塑性也校差，难以进行拔丝等机械加工。本发明无铅钎料Cu含量选择在0.5％-2.5％范围内。

添加元素Bi可降低钎料的熔化温度，提高润湿铺展能力。Bi含量少于0.1％时，其作用不明显。然而Bi含量超过2.5％时，钎料塑性较差，难以进行拔丝等机械加工。本发明无铅钎料Bi含量选择在0.1％-2.5％范围内。

添加RE元素能细化钎料合金的晶相组织，提高软钎料的力学性能。RE含量少于0.002％时，其作用不明显；然而RE含量超过0.2％时，RE易偏聚于晶界，导致钎料力学性能较差。本发明无铅钎料RE含量选择在0.002％-0.2％范围内。