專利名稱：：一種含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，屬無(wú)鉛焊接材料。
背景技術(shù)：
：重視環(huán)保、提倡綠色產(chǎn)品是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢(shì)，應(yīng)全球環(huán)境保護(hù)法和電子信息及電器行業(yè)的發(fā)展要求，對(duì)電子信息產(chǎn)品和電器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)鉛化是一種必然趨勢(shì)，研發(fā)高性能、低成本、滿足實(shí)用性及高可靠性要求的低銀無(wú)鉛焊料也是國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，目前銀含量高的Sn4.8AgO.7、Sn3Ag0.5系無(wú)鉛焊料在市場(chǎng)上占有很大份額，由于該焊料含銀高、成本高、無(wú)法被國(guó)內(nèi)用戶所接受，特別是目前的波峰焊工藝中，對(duì)低銀無(wú)鉛焊料的期望甚高，其用量大，材料成本問(wèn)題顯得尤為重要，而銀為貴金屬，其資源有限，隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)Ag的需求大幅增長(zhǎng)，其價(jià)格隨經(jīng)濟(jì)變化大幅上漲，使目前的含銀無(wú)鉛焊料成本上漲近一倍，因此研發(fā)高性能、低成本、實(shí)用性強(qiáng)的第二代SnAgCu的低Ag無(wú)鉛焊料是焊接材料行業(yè)及用戶共同關(guān)注的課題，研發(fā)新一代低Ag無(wú)鉛焊料滿足市場(chǎng)需求，使無(wú)鉛焊料更加環(huán)保更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，而提供一種抗氧化性能良好、銀含量低、熔點(diǎn)、潤(rùn)濕性較好、實(shí)用性強(qiáng)、使用可靠的含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，降低了成本，又滿足波峰焊工藝使用要求，也可應(yīng)用于多種焊接材料產(chǎn)品使用。本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，它由下述重量百分比的原料組成Ag0.12.0%、Cu0.50.9%、Si0.0010.01%、Ge0.0010.01%、Ni0.010.05%、P0.0010.01%和余量Sn。所述原料各組分的重量百分比的是Ag0.12.0%、Cu0.50.9%、Si0.0010.01%、Ge0.0010.01%、Co0.010.05%、P0.0010.01%和余量Sn。本發(fā)明的無(wú)鉛焊料是在SnAgCu系的無(wú)鉛焊料基礎(chǔ)上進(jìn)行了參數(shù)調(diào)正及補(bǔ)充完善，并降低銀用量后加入Si和Ge元素，利用半金屬Si和Ge元素從固_液相變時(shí)，熔化后體積縮小的特點(diǎn)在SnAgCu系無(wú)鉛焊料中起到相互變質(zhì)作用，促使該無(wú)鉛焊料結(jié)晶組織明顯細(xì)化，在焊料中可明顯細(xì)化PSn初晶相，對(duì)焊料中金屬化合物分布更加均勻，形成細(xì)小分散的共晶體，并起到防止焊料合金加溫過(guò)程中氧化物的發(fā)展，組成了性能優(yōu)異的SnAgCuSiGe無(wú)鉛焊料。在SnAgCuSiGe無(wú)鉛焊料中加入Ni與P或Co與P元素，組成SnAgCuSiGeNiP，SnAgCuSiGeCoP系列無(wú)鉛焊料產(chǎn)品，添加Ni、Co可明顯改善焊料合金的結(jié)晶狀態(tài)，利用Ni、Co的原子半徑與Cu元素的原子半徑接近具有很強(qiáng)的置換特性，起到了抑制焊料中Cu6Sn5柱晶相的形成及長(zhǎng)大，形成穩(wěn)定的(Ni、Cu)6Sn5相和(Co、Cu)6Sn5相金屬化合物，改善了焊料結(jié)晶組織及流動(dòng)性變好，并改善了焊接界面金屬化合物層的形態(tài)，界面層由凹凸面變得平滑，為提高可靠性提供有利條件，本發(fā)明的Ni或Co用量各為0.010.05%;加入的P元素可更好的改善焊料的抗氧化性能及潤(rùn)濕性，用量為0.0010.01%，通過(guò)添加上述Si、Ge、Ni、Co、P元素與銀含量低的SnAgCu無(wú)鉛焊料中，能滿足實(shí)現(xiàn)低銀很無(wú)鉛焊料的實(shí)用性能要求。本發(fā)明的含Si和Ge及Ni與P或Co與P的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，其合金化程度高，焊料結(jié)晶組織均勻細(xì)化，防止熔融Cu的作用，焊料潤(rùn)濕性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，成本低，能滿足波峰焊工藝使用要求，可應(yīng)用于多種焊接材料產(chǎn)品，如低Ag無(wú)鉛焊條、低Ag無(wú)鉛焊錫絲、焊膏用的低Ag無(wú)鉛焊錫粉。本發(fā)明的無(wú)鉛焊料采用SnAgCu系無(wú)鉛焊料常生產(chǎn)方法制備，將Si、Ge、Ni、Co和P采用先制成中間合金再加入，即制成Cu-16%Si中間合金，Sn-2XGe中間合金、Sn-2XNi，Sn-2%Co中間合金和Sn-5%P中間合金，保證了無(wú)鉛焊料的制造質(zhì)量。由于采取上述技術(shù)方案使本發(fā)明與已技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果(a)該無(wú)鉛焊料合金化程度高，焊料結(jié)晶組織均勻細(xì)化，防止熔融Cu、焊料潤(rùn)濕性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，且成本低，滿足波峰焊工藝使用要求；(b)與已有的焊料對(duì)比，連結(jié)強(qiáng)度、延伸率蠕變破斷時(shí)間均有提高、銅熔融量減打、浸焊4小時(shí)氧化渣降低，其熔點(diǎn)和密度接近并有提高。具體實(shí)施例方式表1為實(shí)施例原料組成用量<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>按上述實(shí)施例原料用量，將Si、Ge、Ni、Co、Cu和P采用先制成中間合金再加入，即制成Cu-16%Si中間合金，Sn-2%Ge中間合金、Sn_2%Ni中間合金，Sn_2%Co中間合金和Sn-5%P中間合金，進(jìn)行熔煉。實(shí)施例1-8的產(chǎn)品焊料熔流點(diǎn)固相線217t:，液相線222_227°C，。C，實(shí)施例與已有技術(shù)性能比較結(jié)果，見(jiàn)表2表2為實(shí)施例與已有技術(shù)性能比較結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>對(duì)比例1#組分為Sn99%、AgO.3%、CuO.7%，對(duì)比例2#組分為Sn96.5%、Ag3.0%、CuO.5%，對(duì)比例1-2的產(chǎn)品焊料熔流點(diǎn)固相線217"，液相線217227°C。對(duì)比結(jié)果表明與已有的焊料對(duì)比，連結(jié)強(qiáng)度提高210(N/mm2)，延伸率提高510(%)、蠕變破斷時(shí)間提高21.823.1(hr)、銅熔融量降低4050%、浸焊4小時(shí)氧化渣降低4243%，其熔點(diǎn)和密度接近。權(quán)利要求一種含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料組成Ag0.1～2.0％、Cu0.5～0.9％、Si0.001～0.01％、Ge0.001～0.01％、Ni0.01～0.05％、P0.001～0.01％和余量Sn。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，其特征在于所述原料各組分的重量百分比的是Ag0.12.0%、Cu0.50.9%、Si0.0010.01%、Ge0.0010.01%、Co0.010.05%、P0.0010.01%和余量Sn。全文摘要本發(fā)明涉及一種含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，其特征在于它由Ag、Cu、Si、Ge、Ni、P和余量Sn組成或由Ag、Cu、Si、Ge、Co、P和余量Sn組成含Si和Ge的SnAgCu系無(wú)鉛焊料，該無(wú)鉛焊料具有合金化程度高，焊料結(jié)晶組織均勻細(xì)化，防止熔融Cu、焊料潤(rùn)濕性、焊接性、抗氧化能力大幅度提高，且成本低的優(yōu)點(diǎn)及效果。文檔編號(hào)B23K35/26GK101780608SQ20101014401公開(kāi)日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年4月12日優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日發(fā)明者丁清峰,嚴(yán)劍,趙偉明申請(qǐng)人:天津市恒固科技有限公司