專利名稱：無鉛焊料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無鉛焊料，特別是含銅、銀和鈰的無鉛錫焊料，屬錫焊料合金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展對電子產(chǎn)品的要求越來越高，目前的電子產(chǎn)品所用的焊料種類很多，但多數(shù)仍使用錫-鉛合金焊料，由于錫-鉛焊料含鉛對環(huán)境有污染，因此歐盟發(fā)布二個(gè)指令，從2006年7月1日起禁止在電子產(chǎn)品中使用含鉛的錫焊料，現(xiàn)有的無鉛焊料多數(shù)為錫-銀、錫-銅、錫-銀-銅、錫-鋅-銦-鉍、錫-銻-銀-銦、錫-鋅-鎳等組成的，還有少數(shù)的為錫-銀-混合稀土組成，上述的無鉛錫焊料的不足之處是有的熔點(diǎn)高，有的潤濕性小，有的結(jié)晶較粗，有的成分多工藝復(fù)雜成本高。

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)與不足而提供一種具有熔點(diǎn)低、潤濕性好、成本低的無鉛焊料，從而為電子產(chǎn)品的加工制造提供優(yōu)質(zhì)的焊接材料。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的無鉛焊料，其特征在于它采用下述重量百分比的原料并按下述方法制成的銅0.3～3.0％、銀0.5～6.0％、鈰0.005～0.20％、余量為錫，a)將含錫99.95％的精錫和含鈰99.99％的金屬鈰按兩者的重量比為96∶4加入坩堝內(nèi)并置入真空熔煉爐進(jìn)行熔煉升溫至1000℃，保溫2小時(shí)，攪拌30分鐘，出爐、冷卻鑄成含鈰4％的錫鈰中間合金錠；(b)將含錫99.95％的精錫和含銀99.99％的銀錠按兩者的重量比為70∶30加入坩堝內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)猓郎刂?200℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銀30％的錫銀中間合金錠；(c)將含錫99.95％的精錫和含銅99.95％的精銅按兩者的重量比為70∶30加入坩堝內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)?，升溫?00℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銅30％的錫銅中間合金錠；d)取(a)項(xiàng)的錫鈰中間合金錠0.125～5.0份，(b)項(xiàng)的錫銀中間合金錠1.67～20.0份和(c)項(xiàng)錫銅中間合金錠1.0～10.0份和補(bǔ)加余量錫的不足錫量77.42～90.0份，同時(shí)加入錳合金鍋內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)猓郎刂?50℃，出爐、冷卻澆鑄成無鉛焊料棒，得到本發(fā)明產(chǎn)品。
所述的原料重量百分比是銅0.5～1.0％、鈰0.01～0.1％、銀3.0～3.5％、余量為錫。
本發(fā)明的方法采用的原料是含錫99.95％的錫錠，含銅99.95％的銅錠，含鈰99.99％的鈰錠，含銀99.95％的銀錠，均為市場銷售規(guī)范產(chǎn)品，在配料過程嚴(yán)格控制，本產(chǎn)品中加入的鈰是稀土元素，熔點(diǎn)789℃，沸點(diǎn)3426℃，密度6.77g/cm3，它是灰色活潑金屬，在空氣中易氧化失去光譯，加熱燃燒，易溶于酸，是合金材料，它可脫氧、脫硫、均勻細(xì)化晶粒、提高機(jī)械性能和抗氧化能力，可降低熔點(diǎn)，本發(fā)明的產(chǎn)品經(jīng)信息產(chǎn)業(yè)部專用材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，其結(jié)果如下1、焊點(diǎn)拉伸、剪切試驗(yàn)、片式元件焊一點(diǎn)剪切試驗(yàn)，QFP引線45°拉伸試驗(yàn)，檢測結(jié)果見表1表1焊點(diǎn)拉伸、片式元件焊點(diǎn)剪切試驗(yàn)、QFP引線45°拉伸試驗(yàn)檢測結(jié)果


2、潤濕性檢測結(jié)果見表2表2潤濕性檢測結(jié)果

3、化學(xué)成分檢測檢測結(jié)果見表3表3化學(xué)成分檢測結(jié)果


4、熔點(diǎn)、金相檢測結(jié)果見表4表4擴(kuò)展率、熔點(diǎn)、金相檢測結(jié)果

結(jié)論檢測結(jié)果表明，樣品金相組織均勻，性能指標(biāo)優(yōu)良，可作為無鉛焊料產(chǎn)品新品種。
5、性能比較表5性能比較


由于采取上述技術(shù)方案使本發(fā)明技術(shù)與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果(a)該方法采用的原料純度高，工藝過程金屬損失低，(b)本發(fā)明的無鉛焊料由于采用鈰使擴(kuò)展率由78％升到78.4％，熔點(diǎn)由219℃降低到217℃；片式元件焊點(diǎn)剪切試驗(yàn)由27.1N提高到31.5N；焊點(diǎn)拉伸試驗(yàn)由219.9/N高到228.6N，QFP引線45°拉伸試驗(yàn)由23.3N提高到23.5N，金相更均勻，更細(xì)化，(c)產(chǎn)品質(zhì)量好，屬環(huán)保產(chǎn)品，價(jià)格便宜。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將含錫99.95％的精錫96kg和含鈰99.99％的金屬鈰4kg加入坩堝置入真空熔煉爐進(jìn)行熔煉，升溫至1000℃，保溫2小時(shí)，攪拌30分鐘，出爐、冷卻鑄成含鈰4％的錫鈰中間合金錠；將含錫99.95％的精錫70kg和含銀99.99％的銀錠30kg加入坩堝置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)猓郎刂?200℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銀30％的錫銀中間合金錠；將含錫99.95％的精錫70kg和含銅99.95％的精銅30kg加入坩堝置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)猓郎刂?00℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銅30％的錫銅中間合金錠；取上述的錫鈰中間合金錠0.125kg，錫銀中間合金錠20.0kg、錫銅中間合金錠1.0kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量78.875kg，加入錳合金熔煉鍋置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)猓郎刂?50℃，出爐、冷卻澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.005％、銀6.0％、銅0.3％、錫93.695％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例2按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠0.25kg、錫銀合金錠16.7kg、錫銅合金錠1.67kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量81.38kg，加入錳合金熔煉鍋熔化，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.01％、銀5.0％、銅0.5％、錫94.49％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例3按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠1.25kg、錫銀合金錠13.33kg、錫銅合金錠3.33kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量82.09kg，加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.05％、銀4.0％、銅1.0％、錫94.95％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例4按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠2.5kg、錫銀合金錠6.67kg、錫銅合金錠6.67kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量84.16kg，加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.1％、銀2.0％、銅2.0％、錫95.9％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例5按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠3.75kg、錫銀合金錠3..33kg、錫銅合金錠10kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量82.92kg加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.15％、銀1.00％、銅3.0％、錫95.85％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例6按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠5kg、錫銀合金錠1.67kg、錫銅合金錠3.33kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量90kg加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.2％、銀0.5％、銅1.0％、錫98.3％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例7按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠0.25kg、錫銀合金錠20kg、錫銅合金錠2.33kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量77.42kg加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.01％、銀6.0％、銅0.7％、錫93.29％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
實(shí)施例8
按實(shí)施例1的方法制造三種中間合金，取錫鈰合金錠2.5kg、錫銀合金錠10kg、錫銅合金錠2.0kg和補(bǔ)加余量錫的不足錫量85.5kg，加入錳合金熔煉鍋熔煉，澆鑄成無鉛焊料棒，得到由鈰0.1％、銀3.0％、銅0.6％、錫96.3％為原料制成的本發(fā)明無鉛焊料產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.無鉛焊料，其特征在于它采用下述重量百分比的原料并按下述方法制成的銅0.3～3.0％、銀0.5～6.0％、鈰0.005～0.20％、余量為錫，(a)將含錫99.95％的精錫和含鈰99.99％的金屬鈰按兩者的重量比為96∶4加入坩堝內(nèi)并置入真空熔煉爐進(jìn)行熔煉升溫至1000℃，保溫2小時(shí)，攪拌30分鐘，出爐、冷卻鑄成含鈰4％的錫鈰中間合金錠；(b)將含錫99.95％的精錫和含銀99.99％的銀錠按兩者的重量比為70∶30加入坩堝內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)?，升溫?200℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銀30％的錫銀中間合金錠；(c)將含錫99.95％的精錫和含銅99.95％的精銅按兩者的重量比為70∶30加入坩堝內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)?，升溫?00℃，保溫3小時(shí)，出爐、冷卻鑄成含銅30％的錫銅中間合金錠；d)取(a)項(xiàng)的錫鈰中間合金錠0.125～5.0份，(b)項(xiàng)的錫銀中間合金錠1.67～20.0份和(c)項(xiàng)錫銅中間合金錠1.0～10.0份和補(bǔ)加余量錫的不足錫量77.42～90.0份，同時(shí)加入錳合金鍋內(nèi)并置入中頻爐熔煉，抽真空充氮?dú)?，升溫?50℃，出爐、冷卻澆鑄成無鉛焊料棒，得到本發(fā)明產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鉛焊料，其特征在于所述的原料重量百分比是銅0.5～1.0％、鈰0.01～0.1％、銀3.0～3.5％、余量為錫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無鉛焊料，特別是含銅、銀和鈰的的無鉛錫焊料，其特征在于將精錫和金屬鈰熔煉后鑄成含鈰4％的錫鈰中間合金錠；將精錫和銀錠熔煉后鑄成含銀30％的錫銀中間合金錠；將精錫和精銅熔煉后鑄成含銅30％的錫銅中間合金錠；再將三種中間合金加入錳合金鍋內(nèi)并置入中頻爐熔煉澆鑄成無鉛焊料棒，得到本發(fā)明產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有原料純度高，工藝過程金屬損失低，提高擴(kuò)展率，降低了熔點(diǎn)，提高片式元件焊點(diǎn)剪切力、焊點(diǎn)拉伸力和QFP引線45°拉伸力，金相更均勻，更細(xì)化，產(chǎn)品質(zhì)量好，屬環(huán)保產(chǎn)品，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)及效果。
文檔編號C22C1/02GK1721124SQ20051001170
公開日2006年1月18日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者馬鑫, 鄧和升, 杜昆, 蘇明斌, 楊嘉驥, 楊增安, 冼陳列, 胡智信, 顧小龍, 戴國水 申請人:馬鑫, 鄧和升, 杜昆, 蘇明斌, 楊家驥, 楊增安, 冼陳列, 胡智信, 顧小龍, 戴國水