专利汇可以提供锡锌铜无铅焊料专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种 锡 锌 铜 无铅 焊料 ,属 电子 元器件 焊接 用锡锌铜 合金 材料的制备技术领域,包含锌,铜,锡等,各组份的组成按重量百分比计分别为:锌5~10%,铜0.5~3.5%,其余为锡及总量不大于0.3%的杂质。杂质中各组份的组成按重量百分比计为:锑<0.05%, 铁 <0.08%,铋<0.08%, 铝 <0.05%,铅≤0.04%,镉≤0.02%,砷≤0.02%。本 发明 针对电子元器件焊料无铅化的需要,经优化设计及多次试验比较研制而成,用于电子元器件的焊接,其 焊缝 强度、延展性等各项电气机械性能均优于现有的铅 锡焊 料,且因其无铅所以无毒,熔点比现有的铅锡焊料稍高,只需稍作工艺参数调整,即能适应大部分原使用铅锡焊料的焊机使用。,下面是锡锌铜无铅焊料专利的具体信息内容。
1、一种锡锌铜无铅焊料,包含锌,铜,锡,其特征在于各组份 的组成按重量百分比计分别为:锌5~10%,铜0.5~3.5%,其余为锡 及总量不大于0.3%的杂质。
2、按权利要求1所述的锡锌铜无铅焊料,其特征在于所述锌的 含量按重量百分比为6.5~9.5%。
3、按权利要求1或2所述的锡锌铜无铅焊料,其特征在于所述 锌的含量按重量百分比为7.7~9.5%。
4、按权利要求1所述的锡锌铜无铅焊料,其特征在于所述铜的 含量按重量百分比为0.5~2.5%。
5、按权利要求1或4所述的锡锌铜无铅焊料,其特征在于所述 铜的含量按重量百分比为0.5~1%。
6、按权利要求1,2或4所述的锡锌铜无铅焊料,其特征在于所 述杂质中各组份的组成按重量百分比计为:锑<0.05%,铁<0.08%, 铋<0.08%,铝<0.05%,铅≤0.04%,镉≤0.02%,砷≤0.02%。
本发明涉及一种锡锌铜无铅焊料,属电子元器件焊接用锡锌铜合 金材料的制备技术领域。
背景技术
铅锡合金作为一种软钎焊材料曾被极其广泛的应用,但随着人民 生活水平的提高及世界经济一体化的加剧,由于铅对人的强烈毒性, 引起了世界的极大关注并兴起了无铅化的趋势。现有对无铅焊料的要 求主要有:1、铅含量低于0.1%;2、熔点越接近铅锡共晶合金越好; 3、导电导热性良好;4、有一定的强度,可加工性好;5、固相线与 液相线之间的温差要小;6、原料供应充足,价格低廉。
现有的无铅焊料主要有两种,一种是锡银系列合金,如Sn3.5Ag是锡银共晶合金,具有较低的熔化温度221℃,但银价昂贵,而为了 降低其熔化温度,通常的办法是加入大量的铋(Bi)和/或铟(ln), 但铋的加入使合金变得硬而脆,不仅使加工困难,而且使钎焊接头不 能耐受冲击,易于开焊,而铟的加入,因其储量有限,价格高昂而使 成本变得难以接受。
另一种无铅焊料是锡锑系列合金,如Sn5Sb锡锑合金,虽具有较 低的熔化温度,但其固相线温度为235℃,液相线温度为240℃,其 降低熔点的办法和带来的弊端与锡银合金系列一样。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能有效避免铅在生产和使用过程中 对环境和人体造成的危害,又具有优异的焊接性能和电气机械性能的 锡锌铜无铅焊料。
本发明为锡锌铜无铅焊料,包含锌,铜,锡等,其特征在于各组 份的组成按重量百分比计分别为:锌(Zn)5~10%,铜(Cu) 0.5~3.5%,其余为锡(Sn)及总量不大于0.3%的杂质。
本发明所述锡锌铜合金作为一种无铅焊料,其强度随着锌(Zn) 含量的增加而提高。锡锌铜合金在锌(Zn)含量为9%时,是共晶合 金,其熔点为198℃,与现有铅锡合金的共晶温度(183℃)相接近。 如果锌(Zn)的含量低于5%或高于10%,其合金的液相线温度都会 迅速升高,所以,本发明经多次试验比较,确定锌(Zn)的含量按 重量百分比为5~10%,优选可为6.5~9.5%,更优选可为7.7~9.5%。
在锡锌合金中加入铜(Cu),可以改善其机械强度和延伸性,抑 制铜箔或铜导线中铜向钎焊合金的熔出,从而使钎焊合金在采用浸焊 工艺时,保持其成份的稳定,并且使焊接接头产生一个合理的铜的浓 度梯度,改善其导电性能,铜(Cu)的加入还改善了整个无铅焊料的 导电、导热性能,当铜(Cu)的加入量少于0.5%时,效果不够显著; 而铜(Cu)的含量过大时,由于脆性锡铜化合物的产生,反而导致合 金强度降低,当铜(Cu)含量大于3.5%时,又使合金的熔点急剧升 高,所以,本发明经多次试验比较,确定铜(Cu)的含量按重量百 分比为0.5~3.5%,优选可为0.5~2.5%,更优选可为0.5~1%。
杂质含量的控制:锡锌铜合金中含有锑(Ti),将严重影响合金 的加工性能,使合金变脆,延伸率下降;而铁(Fe)的存在,将产生 硬脆相的金属间化合物,同样严重影响合金的机械性能和可加工性 能;铋(Bi)的存在虽然可降低合金熔点,但对合金的可加工性产生 不良影响;铝(Al)的存在使合金可焊性下降,氧化物夹杂增加;铅 (Pb)、镉(Cd)和砷(Cs)都是剧毒物质,锡锌铜合金作为无铅焊料, 本身就是为了避免铅对人体的毒害,同样不能允许镉和砷的大量存 在。因此,本发明经多次试验比较,确定杂质中各组份的组成按重 量百分比计可为:锑(Ti)<0.05%,铁(Fe)<0.08%,铋(Bi)< 0.08%,铝(Al)<0.05%,铅(Pb)≤0.04%,镉(Cd)≤0.02%, 砷(Cs)≤0.02%。而上述杂质的总和应≤0.3%。
本发明针对电子元器件焊料无铅化的需要,经优化设计及多次 试验比较研制而成,与现有技术相比具有以下突出优点和积极效果:
1、液相线温度低于230℃,固液相线的温度差不超过30℃,使 其在钎焊后可以较快的凝固,以防止在凝固过程中受到振动致使钎焊 接头开裂;
2、具有良好的焊接性能和电气机械性能;
3、具有足够的延伸性,易于加工。
本发明用于电子元器件的焊接,其焊缝强度、延展性等各项电气 机械性能均优于现有的铅锡焊料,且因其无铅所以无毒,熔点比现有 的铅锡焊料稍高,只需稍作工艺参数调整,即能适应大部份原使用铅 锡焊料的焊机使用。
具体实施方式
实施例1:Sn5Zn1Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)5%、铜(Cu)1%、其余为锡(Sn)及总量不大于0.3% 的杂质。
实施例2:Sn7Zn3Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)7%、铜(Cu)3%、其余为锡(Sn)及总量不大于0.3% 的杂质。
实施例3:Sn8Zn1.5Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分 别为:锌(Zn)8%、铜(Cu)1.5%、其余为锡(Sn)及总量不大于 0.3%的杂质。
实施例4:Sn8Zn2.5Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分 别为:锌(Zn)8%、铜(Cu)2.5%、其余为锡(Sn)及总量不大于 0.3%的杂质。
实施例5:Sn9Zn0.5Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)9%、铜(Cu)0.5%、其余为锡(Sn)及总量不大于 0.3%的杂质。
实施例6:Sn9Zn0.7Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)9%、铜(Cu)0.7%、其余为锡(Sn)及总量不大于 0.3%的杂质。
实施例7:Sn9Zn3.5Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)9%、铜(Cu)3.5%、其余为锡(Sn)及总量不大于 0.3%的杂质。
实施例8:Sn10Zn2Cu焊料,各组份的组成按重量百分比计分别 为:锌(Zn)10%、铜(Cu)2%、其余为锡(Sn)及总量不大于0.3% 的杂质。
上述各实施例的杂质中各组份的组成按重量百分比计为:锑(Ti) <0.05%,铁(Fe)<0.08%,铋(Bi)<0.08%,铝(Al)<0.05%, 铅(Pb)≤0.04%,镉(Cd)≤0.02%,砷(Cs)≤0.02%。
将上述各实施例制备的锡锌铜无铅焊料经测试,其强度、延伸率、 电阻率、液相线温度、固相线温度等性能指标列表如下: 编 号 成份 强度 N/mm2 延伸 率% 电阻率 10-3Ω.mm2/M 熔 点 液相线 固相线 1 Sn5Zn1Cu 52 36 105.97 223.3 196 2 Sn7Zn3Cu 50 28 106.97 229.0 215.5 3 Sn8Zn1.5Cu 58 34 103.67 220.9 198.3 4 Sn8Zn2.5Cu 54 30 111.13 223.5 198.8 5 Sn9Zn0.5Cu 96 38 104.17 212.0 196.5 6 Sn9Zn0.7Cu 90 36 106.49 215.2 198 7 Sn9Zn3.5Cu 54 26 113.06 227.7 210.3 8 Sn10Zn2Cu 62 29 107.82 220.1 201.5
本发明不局限于上述各实施例,在实际应用时,可根据不同领域 不同性能要求的使用场合,选择上述各实施例中的不同配比,或除上 述各实施例以外的不同配比,但均不超出本发明的范围。
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