[发明专利]一种Sn-Ag-Cu- Ce-Bi-Cr无铅焊料

说明书

技术领域

本发明涉及一种软钎焊用的无铅焊料，特别是含银、铜、铈、铋、铬的无铅焊料，广泛应用于电子材料技术领域。

背景技术

电子工业的快速发展对焊料的要求越来越高，从无铅焊料逐渐取代锡铅焊料起，无铅焊料的熔点、性能、成本等方面一直都是无铅焊料生产和研发过程中亟待解决的问题。

    其中，金属的特性在熔点、性能、成本的控制中有着极其重要的作用。Bi、Zn、Cd等金属元素可以降低无铅焊料的熔点；通过添加/调节Ag、Ni、Sb等金属来提升机械性能；无铅焊料的抗氧化性能会因P、Ge、稀土元素的加入得到改善；成本的控制在于原料、能源、损耗的控制，而这些又与合金的构成、熔点的高低、操作的恰当等紧密相关。

    无铅焊料在生产过程中，因焊料的氧化或是拉条拉丝过程中的接头等造成的损耗非常大。接头的损耗一般需要改进工艺流程，通过更换新的一体化设备，减少工作失误，可以得以有效降低。

而焊料在高温条件下的氧化，往往采用添加抗氧化还原剂的方式控制。但是我们会遇到这样一个问题，抗氧化还原剂的组分中往往含有氯、溴等卤素元素，导致无铅焊料的卤素含量升高，不宜过量使用。

发明内容

    本发明的目的正是为了克服焊料的高温氧化造成的损耗，而提出一种Sn-Ag-Cu- Ce-Bi-Cr无铅焊料，可以有效控制生产和使用过程中的氧化作用，改善抗氧化性能和耐腐蚀性能，提高机械能耐和润湿性能，保证焊料合金的成分构成，降低损耗，降低成本。

本法明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种Sn-Ag-Cu- Ce-Bi-Cr无铅焊料，它采用下述重量百分比的原料制成：

Ag 0.1-3.0%、Cu 0.5-2.0%、Ce 0.01-0.1%、Bi 0.1-2.0%、Cr 0.1-1.2%和余量的Sn。

上述Sn-Ag-Cu- Ce-Bi-Cr无铅焊料中，Cr的含量进一步优化为0.2-0.8wt%。

    本发明的产品是在SnAgBiCu无铅焊料的基础上添加了Ce、Cr组分。其中稀土元素Ce细化合金晶粒，提高润湿性能和抗拉强度。但由于Ce是活泼稀土元素，随着它的含量增加，会导致焊料合金的剪切强度和抗氧化性能迅速降低，最好将Ce的含量要控制在0.1wt%以内。加入Cr可以在液态熔融焊料表面形成一层极薄的致密层，有效阻隔空气中的氧气与Sn发生氧化反应，提高合金的抗氧化性能和耐腐蚀性能。控制Cr的含量不超过1.5wt%，防止润湿性能和延展性能的降低。

    无铅焊料的制造方法，是先将Ag、Cu、Bi、Ce、Cr分别与锡制成中间合金，再混合熔炼制成产品。

    本发明的产品采用的原料是含锡99.95%的精锡，含铜99.5%的精铜，含铈99.99%的金属铈，含银99.9%，铋99.99%，铬99.2%，均为市场销售规范产品，严格控制称量、合金配比、生产工艺参数，采用自动监控，充分搅拌，稳定化学成分，平衡熔点。

    本发明所述的无铅焊料合金与已有的无铅焊料SnAgBiCu进行对比，结果见表1。

表1 性能比较。