[发明专利]Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接用的Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料及其应用，具体涉及一种应用于电子行业高温焊接，并具有良好抗氧化性的Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料及其应用。

背景技术

锡铜焊料为锡铅焊料的无铅型替代产品，前者较后者更具环保及市场价值，因此，锡铜焊料得到较为广泛的应用。

但在实际应用过程中，由于锡铜焊料本身的局限性，后续进一步研制出了衍伸产品，如Sn-Cu-Ni系列、Sn-Cu-Ag系列等。在上述现有的焊料中，无论是Sn-Cu系列，Sn-Cu-Ni系列或者是Sn-Cu-Ag系列，所得的合金材料的适用温度均较低，多为300℃以下。例如：现有的Sn99.3Cu0.7，该成分作为目前使用较为广泛的一种常用牌号锡铜系无铅焊料，其建议使用温度在270℃左右，可用于大元器件及元器件组装密度较小印制板的波峰焊接（目前主要是音响、节能灯领域用得比较多）、引线低温浸焊，手工焊接等；但由于某些特殊工艺要求，例如在某些网络变压器引线高温浸焊过程中，其焊接工艺要求温度会在380℃以上，甚至达到420℃，在此温度下，Sn99.3Cu0.7成分的常规焊料一方面会因使用温度过高产生剧烈氧化，从而严重影响焊接效果；另一方面，由于高温下Cu在熔融焊料中的溶蚀速率会极大加快。焊接过程中Cu引线极易因快速溶蚀而损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料，其可以有效地应用于380-480℃的高温焊接工艺中，在此高温焊接环境下焊料的氧化程度较低，从而提高Sn-Cu-Ni系列在高温焊接工艺中的焊接效果。

为解决以上技术问题，本发明提供的第一方面的技术方案是采用一种Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料，所述Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料主要由以下组分组成，各组分的含量以重量百分比表示：

3.5-5.0%的Cu，0.015-0.5%的Ni，余量为Sn；

所述Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料的熔程为230-310℃。

本发明还提供第一方面技术方案的优选方案，即在第一方面技术方案的基础上采用所述Cu的含量为4.0%。

本发明还提供第一方面技术方案的优选方案，即在第一方面技术方案的基础上采用所述Ni的含量为0.05-0.2%。

本发明提供的第二方面的技术方案为前述第一方面任一技术方案中所述的Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料在电子器件高温焊接中的应用。

本发明还提供第二方面的应用技术方案的优选方案，即在第二方面的应用技术方案中采用所述高温焊接为引线高温浸焊；所述电子器件为网络变压器。

本发明提供的第三方面的技术方案为一种Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料，所述Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料主要由以下组分组成，各组分的含量以重量百分比表示：

3.5-5.0%的Cu，0.015-0.5%的Ni，0.005-0.05%的P，0.008-0.05%的Ga，余量为Sn；

所述Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料的熔程为230-310℃。

本发明还提供第三方面技术方案的优选方案，即在第一方面技术方案的基础上采用所述Cu的含量为4.0%；所述Ni的含量为0.05-0.2%。

本发明还提供第三方面技术方案的优选方案，即在第一方面技术方案的基础上采用所述P的含量为0.02-0.03%，Ga的含量为0.01-0.03%。

本发明提供的第四方面的技术方案为前述第三方面任一技术方案中所述的Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料在电子器件高温焊接中的应用。

本发明还提供第四方面的应用技术方案的优选方案，即在第三方面的应用技术方案中采用所述高温焊接为铜引线高温浸焊；所述电子器件为网络变压器。

与现有技术相比，本发明的详细说明如下：

现有技术中的Sn-Cu系合金焊锡材料、Sn-Cu-Ni系合金焊锡材料或者是Sn-Cu-Ag系合金焊锡材料等大部分是采用将所得合金制备成共晶合金的方式，将合金制备成共晶后，所得合金混合物的熔点低于合金组成成分中单物质的熔点约100℃左右；并且共晶后的合金几乎熔程较短，有的甚至于可以是缩短至熔点温度。从而导致了现有的焊锡材料的适用温度范围较低。

例如：现有常用的Sn-Cu系合金焊锡材料中经常使用的合金材料——Sn99.3Cu0.7；该种合金材料铜含量为0.7%，由于共晶的原因，熔点类似纯金属的熔点，即只有一个温度点，其熔点为226.5℃，因此其建议使用温度为270℃左右，不能满足高温焊接的要求。