本发明涉及无铅焊料,特别是含锡、锌、硒的无铅焊料,更具体地涉及一种适合用于电子组装与封装及电器设备,通讯器材、汽车等焊接的无铅焊料,属于电子材料及电子制备技术领域。
焊料的使用,锡铅焊料作为现代电子的主要焊接材料,是最成熟、应用最为广泛并且有主导地位的低温焊料。但随着人们环保意识的增强,含铅及铅化合物对人类和环境的危害,使世界各国对限制含铅焊料的立法越来越严厉,因此电子工业中,对能够替代含铅焊料的环保材料的需求日益增长,世界各国近年来开展了大量研究,产生了多种系无铅焊料,主要有:锡—银,锡—铜,锡—锌,锡—铋,锡—锑等二元合金,以及在此基础上添加稀土、铬、镍、磷、铝、镁、镓、钴、铈等元素,形成三元、四元或多元合金焊料。
上述的无铅焊料不能达到锡铅焊料的工艺性能和理化性能。
但与此相比,锡锌系无铅焊料,是一种有前途的无铅焊料,其溶点接近锡铅焊料可兼容现有的工艺、设备以及高强度,资源丰富,价格低廉等特点,而备受瞩目。然而,锌元素较活泼,容易发生氧化,使锡锌合金的润湿性、抗氧化和抗腐蚀性很差,影响了该焊料的大面积应用和推广。
综合了解,国内外所出现的锡锌焊料的专利和文献资料,发现能综合性解决锡锌焊料的专利很少,他们将铝、铜、铟、稀土、磷、镍、镁、镓、钴、铈、铬、锗等元素,添加到锡锌焊料中,以改善锡锌焊料的性能,但作用都不明显,有的添加量在0.001%—0.01%之间,起得作用不大,或冶炼制备复杂。
如下表列举了在锡锌合金中加入其他元素后,给性能带来的优缺点。
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添加元素
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优点
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缺点
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银
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提高机械强度,热疲劳性增强了合金组织的稳定性和焊点表面光泽度。
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降低延展性和抗腐蚀性
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铋
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降低合金的熔点,提高润湿性,提高抗拉强度,剪切强度和延伸率。
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有一定毒性,脆性增大,塑性、超电势降低,焊点表面光泽度下降。
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铜
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提高了抗拉强度
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焊点结合强度减小。
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铟
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降低合金的熔点,铺展面积增大,提高浸润性。
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价格昂贵
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磷
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防止合金在熔融状态下氧化
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焊料的延伸率下降
焊料变脆
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铝
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改善焊料的抗氧化性和润湿性
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使焊料结构松脆,降低焊接的结合强度
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镍、镓、钴、镁、铈、锗、稀士
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提高了焊料的润湿性或抗氧化性
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焊料和焊点结合的力学性能降低,可靠性下降。有的添加在0.01%以下,作用不大。
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