一种软钎焊用的无铅焊料
阅读：956发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种软钎焊用的无铅焊料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 软钎焊 用的无铅 焊料 ，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成： 铜 0.1～1.0％、镍0.1～0.2％、铈0.01～0.10％、铋0.05～2.0％、镨或/和钕0.01～0.10％和余量为 锡 ，本发明的无铅焊料具有可改善焊料的抗 氧 性能、机械性能和耐腐性，金相组织均匀、晶粒细化，适当降低了熔点，产品 质量 好，成本低，属环保产品的优点及效果。，下面是一种软钎焊用的无铅焊料专利的具体信息内容。
技术领域
本发明涉及一种软钎焊用的无铅焊料，特别是含有铜、镍、铈、铋、 镨或/和钕和余量为锡的无铅焊料，属锡焊料合金领域。
背景技术
电子工业的快速发展对焊料性能的要求越来越高，而高集成度、高性 能电子电器设计的发展，使焊接点越来越小，对可靠性的要求越来越高。 传统锡铅焊料，铅及其化合物属于有毒物质，给人类生活环境和安全带 来较大的危害，欧盟发布二个指令，从2006年7月1日起在电子产品 中不得含有包括铅等在内的6种有害物质，铅首当其冲，因此无铅焊料 的研究与应用正在迅速发展，已从二元合金的Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Cu、 Sn-Zn发展到三元合金的Sn-Ag-Cu、Sn-Cu-Bi、Sn-Cu-Ni，还有一些多 元合金，为无铅化提供多种产品，许多企业也进行了很多研究与开发工 作，使电子信息产品实现了无铅化。目前无铅焊料已经逐步在我国电子 信息产品制造业中大量应用，为了更好、更有效地推动我国电子信息产 品的无铅化的进程，目前已制定了无铅焊料行业标准，对无铅化的发展 更加有力，但有的无铅焊料贵重金属含量较高，成本高，有的熔点较高， 有的润湿性欠佳等不足。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一 种可改善焊料的抗氧性能和机械性能的软钎焊用的无铅焊料，从而为电 子产品的加工制造提供优质的焊接材料，同时又能大大降底生产成本。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种软钎焊用的无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原 料组成：
铜0.1～1.0％、铈0.01～0.10％、镍0.1～0.2％、
铋0.05～2.0％、镨或钕0.01～0.10％和余量为锡。
一种软钎焊用的无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原 料组成：
铜0.1～1.0％、镍0.1～0.2％、铈0.01～0.10％、
铋0.05～2.0％、镨和钕0.01～0.10％和余量为锡，镨和钕的重 量配比为1∶1。
上述的无铅焊料中原料的优选用量，铜为0.5～0.7％、镍为0.15～ 0.2％、铈为0.02～0.05％。
本发明的产品是在传统的SnCuNi无铅焊料的基础上添加Ce、Bi、 Pr或/和Nd组分，其中Ce它可以细化合金晶粒、金相组织均匀，并可 提高抗折拉性能，加入Bi可适当降低熔点，加入Pr或/和Nd可提高抗 氧性能和机械性能和耐腐性，因此本发明的系列产品的性能均有较大的 提高。
本发明的无铅焊料为SnCuNiCeBiPr、SnCuNiCeBiNd和 SnCuNiCeBiPrNd系列产品。
本发明的无铅焊料的制造方法，是先将Cu、Ni、Ce、Bi、Pr或/和 Nd与锡制造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，含镍99.9％的精镍，铋99.99％，镨和钕99.00 ％，均为市场销售规范产品，在配料过程严格控制，在生产过程中严格 控制工艺参数，在熔炼中间合金采用自动监控，共熔炼时严格控制配比 以稳定化学成分平衡熔点。
本产品中加入的铈是稀土元素，熔点789℃，沸点3426℃，密度 6.77g/cm3，它是灰色活泼金属，在空气中易氧化失去光译，加热燃烧， 易溶于酸，是合金材料，它可脱氧、脱硫、均匀细化晶粒、提高机械性 能和抗氧化能力，可降低熔点，镨熔点935℃，密度6.769g/cm3，其抗 氧性能和机械性能明显提高，钕熔点1024℃，密度7.007g/cm3，可提 高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性。
本产品经过检测与已有的SnAgNi无铅焊料进行了性能比较，其结 果见表1
表1性能比较
比较项目 SnAgNi无铅焊料 本发明无铅焊料 扩展率％ 75.0 77.0-78.3 润湿性(mN) 61.0 65.6-66.0 熔点(℃) 227-230 215.0-220.0
金相(放大200倍) 金相组织不均匀、晶粒较粗 金相组织均匀、晶粒细化 电阻率(μ′Ω.cm) 1.495 1.30-1.32 QFP引线45°拉伸试 验(N) 23.30 24.00-24.25 片式元件焊点剪切试 验(N) 27.10 30.00-3 1.20
对比结果表明本发明的产品各项指标均有提高，为优质的焊接材 料。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有可改善 焊料的抗氧性能、机械性能和耐腐性，其金相组织更均匀、晶粒细化， 适当降低了熔点，产品质量好，成本低，属环保产品的优点及效果。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种软钎焊用的无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原 料组成：
铜0.1～1.0％、铈0.01～0.10％、镍0.1～0.2％、
铋0.05～2.0％、镨或钕0.01～0.10％和余量为锡。
一种软钎焊用的无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原 料组成：
铜0.1～1.0％、镍0.1～0.2％、铈0.01～0.10％、
铋0.05～2.0％、镨和钕0.01～0.10％和余量为锡，镨和钕的重 量配比为1∶1。
上述的无铅焊料中原料的优选用量，铜为0.5～0.7％、镍为0.15～ 0.2％、铈为0.02～0.05％。
本发明的产品是在传统的SnCuNi无铅焊料的基础上添加Ce、Bi、 Pr或/和Nd组分，其中Ce它可以细化合金晶粒、金相组织均匀，并可 提高抗折拉性能，加入Bi可适当降低熔点，加入Pr或/和Nd可提高抗 氧性能和机械性能和耐腐性，因此本发明的系列产品的性能均有较大的 提高。
本发明的无铅焊料为SnCuNiCeBiPr、SnCuNiCeBiNd和 SnCuNiCeBiPrNd系列产品。
本发明的无铅焊料的制造方法，是先将Cu、Ni、Ce、Bi、Pr或/和 Nd与锡制造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，含镍99.9％的精镍，铋99.99％，镨和钕99.00 ％，均为市场销售规范产品，在配料过程严格控制，在生产过程中严格 控制工艺参数，在熔炼中间合金采用自动监控，共熔炼时严格控制配比 以稳定化学成分平衡熔点。
本产品中加入的铈是稀土元素，熔点789℃，沸点3426℃，密度 6.77g/cm3，它是灰色活泼金属，在空气中易氧化失去光译，加热燃烧， 易溶于酸，是合金材料，它可脱氧、脱硫、均匀细化晶粒、提高机械性 能和抗氧化能力，可降低熔点，镨熔点935℃，密度6.769g/cm3，其抗 氧性能和机械性能明显提高，钕熔点1024℃，密度7.007g/cm3，可提 高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性。
本产品经过检测与已有的SnAgNi无铅焊料进行了性能比较，其结 果见表1
表1性能比较
比较项目 SnAgNi无铅焊料 本发明无铅焊料 扩展率％ 75.0 77.0-78.3 润湿性(mN) 61.0 65.6-66.0 熔点(℃) 227-230 215.0-220.0
金相(放大200倍) 金相组织不均匀、晶粒较粗 金相组织均匀、晶粒细化 电阻率(μ′Ω.cm) 1.495 1.30-1.32 QFP引线45°拉伸试 验(N) 23.30 24.00-24.25 片式元件焊点剪切试 验(N) 27.10 30.00-3 1.20
对比结果表明本发明的产品各项指标均有提高，为优质的焊接材 料。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比具有可改善 焊料的抗氧性能、机械性能和耐腐性，其金相组织更均匀、晶粒细化， 适当降低了熔点，产品质量好，成本低，属环保产品的优点及效果。
具体实施方式
实施例
实施例 原料组分用量(kg) Sn Cu Ni Ce Bi Pr Nd Pr+Nd 1∶1 1 97.78 0.1 0.10 0.01 2.0 0.01 2 97.78 0.5 0.15 0.02 1.5 0.05 3 98.47 0.7 0.20 0.05 0.50 0.08 4 98.57 1.0 0.18 0.1 0.05 0.1 5 96.70 1.0 0.1 0.1 2.0 0.1 6 97.52 0.7 0.15 0.05 1.5 0.08 7 98.73 0.5 0.20 0.02 0.5 0.05 8 99.65 0.1 0.18 0.01 0.05 0.01 9 99.04 0.7 0.1 0.01 0.05 0.1 10 97.60 0.1 0.2 0.05 2.0 0.05 11 97.74 1.0 0.15 0.1 1.0 0.01
上述表中产品检测结果：
实施例1的检测结果：扩展率：77.0％，润湿性：65.6mN，熔点： 215℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.25N，片式元件焊点剪切试验：30.00N。
实施例2的检测结果：扩展率：77.2％，润湿性：65.4mN、熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.23N，片式元件焊点剪切试验：31.20N。
实施例3的检测结果：扩展率：77.8％，润湿性：65.8mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.31μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
实施例4的检测结果：扩展率：78.3％，润湿性：66.0mN、熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.22N，片式元件焊点剪切试验：31.05N，
实施例5的检测结果：扩展率：78.1％，润湿性：65.7mN，熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.10N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
实施例6的检测结果：扩展率：77.5％，润湿性：65.6mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.31μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：30.50N。
实施例7的检测结果：扩展率：77.7％，润湿性：65.5mN，熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.22N，片式元件焊点剪切试验：30.20N。
实施例8的检测结果：扩展率：77.1％，润湿性：66.0mN，熔点： 216℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.23N，片式元件焊点剪切试验：31.10N，
实施例9的检测结果：扩展率：77.5％，润湿性：65.6mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：30.40N。
实施例10的检测结果：扩展率：78.1％，润湿性：65.9mN，熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.25N，片式元件焊点剪切试验：30.7.00N。
实施例11的检测结果：扩展率：77.6％，润湿性：66.0mN，熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.21N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
实施例 原料组分用量(kg) Sn Cu Ni Ce Bi Pr Nd Pr+Nd 1∶1 1 97.78 0.1 0.10 0.01 2.0 0.01 2 97.78 0.5 0.15 0.02 1.5 0.05 3 98.47 0.7 0.20 0.05 0.50 0.08 4 98.57 1.0 0.18 0.1 0.05 0.1 5 96.70 1.0 0.1 0.1 2.0 0.1 6 97.52 0.7 0.15 0.05 1.5 0.08 7 98.73 0.5 0.20 0.02 0.5 0.05 8 99.65 0.1 0.18 0.01 0.05 0.01 9 99.04 0.7 0.1 0.01 0.05 0.1 10 97.60 0.1 0.2 0.05 2.0 0.05 11 97.74 1.0 0.15 0.1 1.0 0.01
上述表中产品检测结果：
实施例1的检测结果：扩展率：77.0％，润湿性：65.6mN，熔点： 215℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.25N，片式元件焊点剪切试验：30.00N。
实施例2的检测结果：扩展率：77.2％，润湿性：65.4mN、熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.23N，片式元件焊点剪切试验：31.20N。
实施例3的检测结果：扩展率：77.8％，润湿性：65.8mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.31μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
实施例4的检测结果：扩展率：78.3％，润湿性：66.0mN、熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.22N，片式元件焊点剪切试验：31.05N，
实施例5的检测结果：扩展率：78.1％，润湿性：65.7mN，熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.10N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
实施例6的检测结果：扩展率：77.5％，润湿性：65.6mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.31μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：30.50N。
实施例7的检测结果：扩展率：77.7％，润湿性：65.5mN，熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.22N，片式元件焊点剪切试验：30.20N。
实施例8的检测结果：扩展率：77.1％，润湿性：66.0mN，熔点： 216℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.23N，片式元件焊点剪切试验：31.10N，
实施例9的检测结果：扩展率：77.5％，润湿性：65.6mN，熔点： 218℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.30μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.00N，片式元件焊点剪切试验：30.40N。
实施例10的检测结果：扩展率：78.1％，润湿性：65.9mN，熔点： 217℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.25N，片式元件焊点剪切试验：30.7.00N。
实施例11的检测结果：扩展率：77.6％，润湿性：66.0mN，熔点： 220℃，金相(放大200倍)：金相组织均匀、晶粒细化，电阻率：1.32μ′Ω.cm， QFP引线45°拉伸试验：24.21N，片式元件焊点剪切试验：31.10N。
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