低银无铅焊料的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接材料领域，尤其涉及一种Sn-Ag-Cu- Ce(Vfg银无铅焊料。
【背景技术】
[0002] 《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006~2020)》将"流程工业绿色化、自动 化及装备"作为制造业领域的优先主题。环境安全型材料是流程工业绿色化的物质基础。 当前，以电子电器设备中使用的含铅、萊、六价络、镉、两类溴系阻燃剂等6类有害有毒元素 材料为代表的一批基础材料，涉及人民生活衣、食、住、行、用等各个方面。在微电子封装工 业中，铅锡合金一直以来作为电子产品的主要封接材料，在电子部件装配上占主导地位。然 而，由于电子废弃物中的铅以及铅的化合物造成的环境污染日益严重，特别是对人类健康 造成损害，许多国家已通过法律、法规限制或禁止使用含有毒有害元素材料的产品进入市 场，如欧盟于2003年7月13日正式颁布WEEE/RoHS法令，明确要求其所有成员国必须在 2004年8月13日以前将此法令纳入其法律条文中。因此，替代铅锡焊料，研发高可靠性无 铅焊料，是保护生态环境、维护人民身心健康、支撑相关产业可持续发展的迫切需要。
[0003] 目前，研究替代Sn-Pb共晶焊料的无铅焊料主要集中在Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn-Bi和 Sn-Ag-Cu系等。其中，Sn-Ag-Cu系焊料是当前研究的热点，同时也是最具竞争力的无铅焊 料之一。目前，国际上出现的Sn-Ag-Cu系无铅焊料种类很多，在众多的Sn-Ag-Cu系无铅焊 料中，受到关注最多的是欧盟推荐的Sn-3. 8Ag-0. 7Cu、美国NEMI推荐的Sn-3. 9Ag-0. 6Cu和 日本JEITA推荐的Sn-3. OAg-O. 5Cu。经过现有技术文献的检索发现，现有Sn-Ag-Cu系焊 料，由于Ag含量较高而使焊料成本较高。同时，Ag含量的减少对无铅焊料性能有许多不良 影响，如熔点升高、润湿性变差等。并且容易形成粗大的脆性Ag3Sn相，造成焊接接头可靠 性降低和寿命下降等。
[0004] 申请号为201310118978. 3发明专利公开了一种纳米TiO2颗粒强化复合无铅 焊料，它以锡基微米无铅焊料为基体，添加纳米颗粒1102进行强化，具体包括：无铅焊料 98~99. 5%，纳米TiO2颗粒0. 5~2%。虽然该发明与普通无铅焊料相比机械强度更高，抗疲劳 性能更优异，但是该焊料熔点偏高、润湿性能不佳且价格较贵。以上问题如不加以解决，将 会严重影响该系焊料的应用。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高可焊性的 Sn-Ag-Cu-CeO^S银无铅焊料。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现： 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0· 01~0· 8%，Ag 0· 1~L 0%，Cu 0~2· 0%，其余为 Sn。
[0007] &02纳米颗粒具有不易变形、硬度较高、耐磨、耐腐蚀的优点，其在Sn基焊料中有 较好的润湿特性，与Sn基焊料充分混合后，CeO2纳米颗粒可以诱发晶粒成核，同时由于表面 吸附效应抑制晶粒的长大，提高焊料的机械性能；CeO2纳米颗粒添加到低银Sn-Ag-Cu无铅 焊料中，一方面降低了无铅焊料的生产制备成本；另一方面改善了低银Sn-Ag-Cu无铅焊料 的可焊性，如降低熔点和提高润湿性，同时降低了界面金属间化合物颗粒的厚度，抑制了界 面金属间化合物的生长，提高了焊接接头的可靠性。
[0008] 优选地，所述CeO2纳米颗粒的质量百分比为0. 02~0. 6% ; 优选地，所述Ag的质量百分比为0. 3%，Cu的质量百分比为0. 7%。
[0009] 所述Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料的制备步骤具体为：按配比将四种原料在真空 或氮气保护下直接混合熔炼，直至所有材料全部融化。熔炼的最高温度以所有材料能够全 部融化为准，否则会引起焊料的化学组成或金相组织不均匀，影响焊料的性能。
[0010] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： (1) 本发明与普通低银无铅焊料相比，熔点降低、润湿角减小，并且界面金属间化合物 厚度降低，极限拉伸强度提高，焊接性能更优异； (2) 本发明提供的焊料可以用于电子封装或组装中的各个焊接环节，特别适合于高密 度电子封装，其应用领域广阔。
【具体实施方式】
[0011] 为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合对本发明作进 一步阐述。
[0012] 实施例1 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0. 01%，Ag 0. 1%，其余为Sn，通过直接熔炼法制备Sn-0.1 Ag-O. OlCeO2焊料。
[0013] 实施例2 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0. 8%，Ag 1. 0%，Cu 2. 0%，其余为 Sn，通过直接熔炼法制备 Sn-L OAg-2. OCu-O. 8 CeO2焊料。
[0014] 实施例3 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0. 02%，Ag 0. 3%，Cu 0. 7%，其余为 Sn，通过直接熔炼法制备 Sn-0. 3Ag-0. 7Cu-0. 02Ce02焊料。
[0015] 实施例4 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0. 6%，Ag 0. 3%，Cu 0. 7%，其余为 Sn，通过直接熔炼法制备 Sn-0. 3Ag-0. 7Cu-0. 6Ce02焊料。
[0016] 实施例5 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒 0. 1%，Ag 0. 3%，Cu 0. 7%，其余为 Sn，通过直接熔炼法制备 Sn-0. 3Ag-0. 7Cu-0.1 CeO2焊料。
[0017] 对比例1 除了 CeO2纳米颗粒的质量百分比为0. 005%，Ag 0. 1%，其余为Sn外，其它条件同实施例 1〇
[0018] 对比例2 除了 CeO2纳米颗粒的质量百分比为0. 9%，Ag 1. 0%，Cu2. 0%，其余为Sn外，其它条件同 实施例2。
[0019] 对比例3 除了 CeO^米颗粒0. 8%，Ag I. 0%，Cu 3. 0%，其余为Sn外，其它条件同实施例2。
[0020] 对比例4 除了 CeO2纳米颗粒的质量百分比为0. 01%，Ag 0. 05%，其余为Sn外，其它条件同实施例 1〇
[0021] 对比例5 除了 CeO2纳米颗粒的质量百分比为0. 8%，Ag 2. 0%，Cu 2. 0%，其余为Sn外，其它条件 同实施例2。
[0022] 对实施例1~5和对比例1~5进行熔点、润湿角、界面金属间化合物厚度、抗拉强度 等测试； 1、 熔点测试采用DSC测试； 2、 润湿角测试为将炼好的焊料制成半径为1mm的小球，使用表面接触角测试仪进行测 试； 3、 界面金属间化合物厚度测试为将熔炼好的焊料置于铜基板上(紫铜箱作为基板材 料，其Cu含量达到99. 9%，厚度为0. 3mm，经研磨以及抛光后制成)，经回流焊炉回流（回流保 温时间为60s)，形成良好焊点后测量界面金属间化合物的生长厚度； 4、 抗拉强度测试采用的是Lloyd Instruments公司的LR5K-Plus型电子万能材料实验 机，对尺寸为20mmX I. 5mmX0. 5mm的焊料合金进行拉伸测试。
[0023] 结果如下表：
实施例1~5所制备焊料的焊接性能均优于申请号为201310118978. 3的专利所制备的 焊料，其中，以实施例5所制备的焊料的焊接性能最为优异。对比例1和对比例2中改变了 CeO2的含量，焊料的焊接性能均有所下降。对比例3中改变了 Cu的含量，虽然其熔点和润 湿角有所下降，但是界面金属间化合物厚度有所上升，抗拉强度有所下降，此对比例中大幅 度增加了 Cu的含量，导致了成本的上升。对比例4和5中改变了 Ag的含量，所制备的焊料 性能均有所改变，尤其是对比例5,其熔点、润湿角和抗拉强度优于实施例2,但焊接性能依 然差于实施例5,此对比例大幅度提高了 Ag的含量，导致了成本上升。综合来看，本发明用 量范围最优。
[0024] 上述实施例仅为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均 属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，其特征在于，包括下述质量百分比的各原料组 分：CeOjft米颗粒 0. 01~0. 8%，Ag 0. 1~1. 0%，Cu 0~2. 0%，其余为 Sn。2. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-CeO 2低银无铅焊料，其特征在于，所述CeO 2纳米 颗粒的质量百分比为〇. 02~0. 6%。3. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，其特征在于，所述Ag的质量 百分比为0. 3%。4. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，其特征在于，所述Cu的质量 百分比为0. 7%。5. 根据权利要求1所述的Sn-Ag-Cu-CeO 2低银无铅焊料，其特征在于，所述 Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料的制备步骤具体为：按配比将四种原料在真空或氮气保护下 直接混合熔炼，直至所有材料全部融化。
【专利摘要】本发明公开了一种Sn-Ag-Cu-CeO2低银无铅焊料，包括下述质量百分比的各原料组分：CeO2纳米颗粒0.01~0.8%，Ag0.1~1.0%，Cu0~2.0%，其余为Sn。本发明的焊料与普通低银焊料相比，熔点降低，润湿角减小，并且界面金属间化合物厚度降低，极限拉伸强度提高，焊接性能更优异。
【IPC分类】B23K35/26
【公开号】CN104999191
【申请号】CN201510414901
【发明人】唐宇, 李国元, 骆少明, 王克强
【申请人】仲恺农业工程学院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月15日