[发明专利]一种无铅锡银铜钎焊用钎料的制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅锡银铜钎焊用钎料的制备方法，首先称取原料Sn、Ag、Cu、Ge、Mn、Ni以及P‑Cu中间合金，使Ni元素占总质量的1~2%，Ag元素占总质量的2.0～3.0%，Cu元素占总质量的1.5～2.5%，P元素占总质量的0.5‑1.5%，Ge元素占总质量的1～2%，Mn元素占总质量的1～2%，余量为Sn元素；将称量好的原料混合均匀，并在温度1000~1200℃的加热炉内熔炼后浇铸成锭；清除铸锭的氧化皮和冒口，采用热挤压成型方法将铸锭制成线材；将线材进行真空退火后，再按使用要求将其加工成块状钎料、棒状钎料、片状钎料或丝状钎料。本发明制备的无铅锡银铜钎料在保证良好的热学性能的条件下，进一步改善了润湿性能和抗氧化性能，满足了电子产品对焊点性能的更高要求。

技术领域

本发明涉及钎料制造领域，尤其是涉及一种无铅锡银铜钎焊用钎料的制备方法。

背景技术

软钎料是指熔化温度低于450℃的钎料，分为锡基、铅基、锌基、镉基等,但多采用锡铅合金为基础的体系。由于锡铅焊料熔点低，焊接性能好等优点曾广泛应用于电子行业。铅的柔软性寒和延展性虽好，但它是一种重金属，对人体健康及生态环境有严重的破坏性，目前各国已立法严禁使用，是的开发无铅钎料成为不可逆转的趋势。

近年来，国内外对无铅焊料进行了广泛的研究，目前最具代表性的无铅焊料是以Sn为基体，添加其他元素合金而成。Sn-Ag钎料由于具有较好的综合性能而成为一种应用较广泛的Sn-Pb钎料替代品。同时研究发现，在SnAg钎料中添加一定的Cu后，不仅能降低钎料的熔化温度、减少焊接时对Cu的溶蚀，而且提高了钎料的润湿性和接头的可靠性。因此，SnAgCu系合金因其优良的润湿性能和力学性能，己成为替代无铅钎料的主要合金。但相比于传统Sn-Pb钎料而言其抗氧化能力较差，且由于Ag含量较高，容易形成大块状的Ag₃Sn金属间化合物，使钎料的可靠性下降，同时Ag含量较高也造成Sn-Ag钎料的成本较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含银量低、加工性能良好且焊接接头强度高的铅锡银铜钎焊用钎料的制备方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的无铅锡银铜钎焊用钎料的制备方法，包括下述步骤：

S1，称取原料Sn、Ag、Cu、Ge、Mn、Ni以及P-Cu中间合金，使Ni元素占总质量的1~2%，Ag元素占总质量的2.0～3.0%，Cu元素占总质量的1.5～2.5%，P元素占总质量的0.5-1.5%，Ge元素占总质量的1～2%，Mn元素占总质量的1～2%，余量为Sn元素；

S2，将称量好的上述原料混合均匀，并在温度1000~1200℃的加热炉内熔炼后浇铸成锭；

S3，清除铸锭的氧化皮和冒口，采用热挤压成型方法将铸锭制成线材；

S4，将线材进行真空退火后，再按使用要求将其加工成块状钎料、棒状钎料、片状钎料或丝状钎料。

所述钎料中，各元素的质量百分比为：Ag：2%；Cu：2%；P：1%；Ge ：2%；Mn： 1%；Ni ：1.5%；余量为Sn（90.5%）。

所述加热炉为真空感应加热炉，其真空度＜10Pa。

将铸锭压制成线材时，其保温炉的温度为450℃，挤压炉温度为540℃。

本发明制备的无铅锡银铜钎料（SnAgCu）在保证良好的热学性能的条件下，进一步改善了润湿性能和抗氧化性能，改善了焊点表面的光亮度，减少了结晶裂纹，细化了钎料合金的显微组织，避免了在界面处形成大块状金属间化合物，提高了钎焊接头的强度和韧性，满足了电子产品对焊点性能的更高要求。相同条件下，本发明制备的锡银铜钎料与现有的Sn-3.5Ag钎料相比，润湿角降低了4°～6°，抗氧化性提高了12％～23％，剪切强度提高10％～20％，钎焊中能够得到可靠性较高的接头。由于降低了钎料中的银含量，从而降低了钎料的生产成本。

具体来说：