[发明专利]一种无铅焊料

说明书

【技术领域】

本发明涉及金属焊接用材料，特别是涉及一种不含铅的无毒，无污染，综合性能优越的无铅焊料。

【背景技术】

焊料是金属材料的焊接用材料，焊料的质量将直接决定焊接的质量。传统的焊料是以锡和铅为主要成分的Sn/Pb焊料，因其性能好且价格低廉，而一直为人们广泛使用。除机械行业，它也是电子产品组装焊接中的主要焊接材料。

然而，正如人们所知，铅及其化合物为有毒物质，当铅以某种方式，如呼吸，进食，皮肤吸收等进入人体后，将会抑制蛋白质的正常合成功能，危害人体中枢神经，造成精神混乱、呆滞、生殖功能障碍、贫血、高血压等慢性疾病，且铅对儿童的危害更大，它会影响儿童智商和正常发育。另一方面，电子工业中大量使用的Sn/Pb合金焊料以及废弃的含铅的蓄电池以及丢弃的含铅的各种电子产品的PCB板都是造成污染的重要来源。

近年来，限制甚至禁止使用有铅焊料的呼声日益强烈，许多国家已开始限制有铅焊料在某些领域中的应用。然而，由于无铅焊料的制作涉及多种因素，因此它尚处于起步阶段。

【发明内容】

本发明旨在适应环保和保护人类健康的要求，而提供一种具有良好的钎焊工艺性能，力学性能，抗蠕变疲劳特性，且无毒、无污染的无铅焊料。

为实现上述目的，本发明提供一种无铅焊料，该无铅焊料是以锡为基料，并添加以重量百分比计的如下辅料组合而成：

银    0.03～7

铜    0.5～1.5

铈    0.001～0.02

镍    0.005～1.0

铟    0.01～ 0.5

金    0.0005～1.0

余量为锡。

优选地，该无铅焊料是以锡为基料，并添加以重量百分比计的如下辅料组合而成：

银    3.5

铜    0.3

铈    0.05

镍    0.5

铟    0.25

金    0.5

余量为锡。

该无铅焊料的液相线温度低于220℃，工作温度差小于30℃～40℃，延伸率＞20％，剪切强度＞30MPA，抗拉强度＞40N/mm²以上。

该无铅焊料按如下工艺制作：

a、将基料锡和各辅料按比例加入炼锡炉中熔化并搅拌均匀；

b、将熔化均匀的合金锡铸造成条、锭或丝状焊料。

在本发明的无铅焊料中，银(Ag)可以与基体锡(Sn)形成Sn-Ag共晶而降低焊料的熔点，提高焊料的力学性能，尤其Sn-Ag系焊料与Sn-Pb焊料相比有着优异的抗蠕变疲劳(在40℃以下电器中的焊点不出汗，比一般焊料耐高温，同时在电器的有效使用期内，焊点不产生长牙导电现象)的性能；添加铜(Cu)可以使Sn-Ag-Cu间形成三元共晶以降低焊料的熔点。铜元素还可以提高Sn-Ag系焊料的润湿性，且铜元素的存在也可以提高焊料的强度以弥补Sn-Ag焊料强度不足的缺点，延长电子元器件的使用寿命；添加铈(Ce)可使焊料表面生成铈的抗氧化保护被膜，提高焊料的抗氧化性能，降低熔点；添加铟(In)可使其顺利应用于电子行业的波峰焊接(焊接时一般温度可控制在240℃-255℃的工作温度之间)，因其液相线温度最好控制在260℃以内，并且其固相线温度及液相温度之差不应超过30℃-40℃，增加它的光亮度，这样不至于PCB板在焊接后由于过长的固相线及液相线温度之差而导致机械性能及结构的变化，同时在使用过程中造渣量低，在10％-20％之间。以上合金构成了液相线温度低于220℃，工作温度差小于30℃～40℃，延伸率＞20％，剪切强度＞30MPA，抗拉强度＞40N/mm²以上的无铅焊料合金；添加金(Au)可调节焊料的润滑性、活性、密度、强度、拉力、扭力、抗蠕变疲劳，增加焊点光泽度，提高焊料的抗氧化作用，使电器使用寿命达二、三十年以上，更适用于航天电子、军工电子及高科技电子技术领域等。

与传统的Sn/Pb焊料相比，本发明的无铅焊料具有良好的钎焊工艺性能，力学性能，抗蠕变疲劳特性，且焊料外观光亮。该无铅焊料无毒，无污染，符合环保要求，且综合性能优越，能满足电器元件和电子元件在电路板及电板接合上焊接的要求。

【具体实施方式】

按重量份取350份银，100份铜，1份铈，50份镍，25份铟，50份金及9424份锡混合，并加入炼锡炉中熔化并搅拌均匀，再将熔化均匀的合金锡通过常规工艺铸造成条、锭或丝状焊料。

按上述工艺制备的无铅焊料的液相线温度低于220℃，工作温度差小于35℃，延伸率＞20％，剪切强度＞30MPA，抗拉强度＞40N/mm²以上。