[发明专利]无铅焊粉及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种助焊剂用材料及其制作方法，特别是无铅焊粉及其制造方法。

背景技术：

适用于半导体表面贴装工艺及汽车电子、电气工艺而研制，称为无铅焊粉。目前集成电路行业正朝着超微化、集约化快速发展，所以要求为其配套的产品性能更好，产品要求具备更优化的合金成份组成及稳定的抗氧化性和耐腐蚀性。要求直径控制更细，通常控制在5-15um范围，并实现可按产品种类进行选择使用。

目前，我国无铅焊粉一般采用Sn-Zn，Sn-In，Sn-Cu，Sn-Ag二元共晶焊粉，以及以这些二元共晶焊粉为基础的三元无铅焊粉。

但在诸多无铅焊粉的设计方案中锌容易氧化，且焊粉合金与其焊渣润湿好，造成大量浮渣，除渣时液态焊粉损失很大，因此不能用于波峰焊，另外由于Sn/Zn合金元素间的标准电位差较大易产生严重的焊点腐蚀；含铟焊粉因其资源较少，价格昂贵，若用它作为焊粉的主要成分，全世界铟的储量将无法满足其巨大的需求；金属铋的资源也有限，金属铋本身也是一种重金属，其毒性也不清楚，另外随着Bi金属元素添加量的增加，合金的耐热疲劳性和延展性下降，合金变脆，加工性能变差。同时由于Sn-In，Sn-Bi无铅焊粉与锡铅合金熔点相差太大，因而极大地限制了这类合金焊粉的实际应用。Sn-Ag共晶及Sn-Cu共晶合金焊粉由于有较好的综合性能，有广泛的发展前景。从熔点，焊接温度及力学性能等方面来讲Sn-Ag共晶焊粉优于Sn-Cu共晶焊粉。表1对比了这两种无铅合金焊粉与传统锡铅合金焊粉的性能：

表1：Sn-Pb与Sn-Ag及Sn-Cu无铅焊粉性能的比较

从表1可以看出Sn-Cu焊粉存在熔点偏高，强度偏低等缺点。Sn-Ag焊粉具有相对较为适中的熔点、力学性能及可靠性，因而Sn-Ag共晶焊粉有更好的发展前景。

虽然专利号为2003101050349公开一种抗氧化的Sn-Ag共晶焊料，但是，该焊料银的含量较多，因而成本较高，添加的微量元素为P或Ge，其生产出的焊粉的直径较大，同时，通过试验，粘贴性较差、有塌陷、不抗腐蚀。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种要比其他传统的焊粉直径更细，粘贴性、无塌陷、防腐蚀及抗氧化性能更好；此外相对经济、环保且质量稳定的无铅焊粉。

本发明的目的是这样实现的：一种无铅焊粉，其特征在于它由以下重量百分比合金原料组成，银0.3％-1％、铜0.05％-0.1％、钠0.001％-0.05％、锗0.002％-0.05％、余量为锡，使合金原料组分之和为100％。

无铅焊粉的制作方法，其特征在于：

(1)按权利要求1的配方合金原料混合，放入熔炼炉内进行熔炼，熔炼温度为350℃，时间为3小时。

(2)将熔炼的合金充入保持炉中，经稳定的加热温度，加热温度为250-400℃和每小时120-200公斤的合金流速，再经超声波雾化以及自动筛分系统生产出5-15um的焊粉颗粒，超声雾化频率为325000赫兹。

(3)以上过程控制为抽真空、氮气注入保护、全过程冷却系统，保持焊粉在炉腔内不被氧化和污染。

(4)通过PLC控制的包装系统进行包装。

本发明具有作表面贴装用通常不同直径表面贴装所需要的各项性能。特别是稳定的抗氧化性与耐腐蚀性及粘合性，无塌陷，特别值得一提的是，在生产过程中稳定的合金流速和真空度，以及氮气保护经过超声雾化后明显的降低了产品的含氧量，另外，研发的微细颗粒无铅焊粉可对集成电路的升级和快速发展、表面的贴装质量会起到非常重要的作用。

以上在表面贴装用助焊剂领域是一个重大突破，也是重大创新(见附表2)。

附表2：无铅焊粉性能参数表