[发明专利]一种含Yb、Al、B的纳米无铅钎料

说明书

技术领域

本发明公开了一种含Yb、Al、B的纳米无铅钎料，属高密度电子器件钎料领域，是一种具有润湿性、力学性能优良的新型无铅钎料。 

背景技术

随着电子工业的迅速发展，人们对环境的环保性要求也越来越高。传统的SnPb钎料因为Pb的毒性已经无法满足电子工业的发展需求，因此业界寻求无铅钎料来替代传统的SnPb，在诸多的无铅钎料中，SnAgCu以润湿性较好、力学性能较高等优点被推荐为替代SnPb的最佳选择。和SnPb相比，SnAgCu仍有自身的缺点，例如熔化温度明显高于SnPb钎料，润湿性也明显低于SnPb钎料。为了克服SnAgCu的缺点，业界诸多研究者纷纷提出了自身的改进方法。例如改进设备的再流焊工艺曲线，提升温度峰值，从而满足SnAgCu的高熔点要求。但是由于整体工艺温度的提升，电路板以及电子器件的封装塑料温度较低，导致在焊接工艺中电子器件的工艺失效。因此寻求和SnPb较为接近的无铅钎料成为电子工艺的发展需求。 

同时，伴随着电子工业的进步，电子元器件的焊点密度也以数以千计的方式出现，工业对钎料的使用方式也发生了显著的变化，在表面组装技术中，无铅钎料以焊膏的形式成为连接电子器件的重要材料，由于承受着整体再流焊加热，电子器件和电路板的熔化温度较低，急需降低焊膏的熔点，另外，因为高密度器件的高可靠性需求，焊膏需要具有高的抗疲劳特性。同时无铅焊膏是由无铅钎料混合钎剂制备而成，因此需要提升无铅钎料的性能来满足表面组装技术的发展。 

为了改善SnAgCu钎料的性能，国内外公开的专利均是从添加微量的合金元素或者颗粒的方式，提高无铅钎料的润湿性、力学性能等。目前主要添加的合金元素有Ce、Pr、Nd、Mn、、Fe、Ti、Co、Zn、Sb、Bi等，加入的颗粒有纳米Ag颗粒、微米Cu₆Sn₅颗粒、纳米POSS颗粒等。但是诸多的研 究结果中降低钎料熔点的合金元素以Bi元素较为显著，其他元素和颗粒以提高力学性能方面较为突出，对钎料的熔化温度贡献较小。代表性的专利有Sn-(0.05～3%)Ag-(0.5～6)Cu-(0.1～3)Bi(美国专利：US4879096),Sn-(2.0～4.0%)Ag-(0.5～1.5%)Cu-(1.0～10%)Bi-(0.05～1.5%)Cr[中国专利：CN2009910199580.0]，但是Bi元素添加过量时，容易引起钎料在服役期间的焊点剥离，导致器件的失效。目前缺乏通过添加合金元素显著降低钎料的熔化温度、提升力学性能的报道。 

发明内容

发明提供一种含Yb、Al、B的纳米无铅钎料，通过添加Yb、Al、B等合金元素制成纳米无铅钎料，以达到降低熔化温度和提高性能的双重作用。具有较低熔化温度，较高性能，是适用于电子行业的表面组装技术的纳米无铅钎料，能满足高密度器件的高可靠性需求。 

本发明是以如下技术方案实现的：一种含Yb、Al、B的纳米无铅钎料，其特征在于：其成分及重量百分比为：Ag含量为0.5～4.5%,Cu含量为0.2～1.5%，Yb含量为0.01～0.5%,Al含量为0.01～0.5%,B含量为0.01～0.5%，其余为Sn。 

本发明采用的方法是：使用市售的Sn锭、Sn-Cu中间合金、Sn-Ag中间合金、Sn-Yb中间合金、Sn-Al中间合金、Sn-B中间合金，按照一定的配比，采用高能超声搅拌的的制造工艺冶炼无铅钎料，为防止元素的烧损在惰性气体保护气氛中冶炼、浇铸成棒材，将棒材制成电极，采用自耗电极直流电弧法制备纳米无铅钎料颗粒。