[发明专利]一种微合金化锌合金喷金材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种微合金化锌合金喷金材料，属金属化薄膜电容器端面喷金用金属材料的制造技术领域。

背景技术

锡是电子信息产品必不可少的基础金属材料，随着电子信息产品无铅化的发展，锡的用量日益增加。但锡是一种比较匮乏的稀散金属，在自然界中的含量只有2ppm，因此富锡合金的应用受到限制，从节约资源的角度出发，研究富锡合金的替代品或减少锡合金中的锡含量显得尤为重要。

金属化薄膜电容器是用蒸镀了0.5μm以下锌或铝金属层的塑料薄膜卷绕而成，在两个端面上喷2～3层喷金材料，形成端面喷金层作为电极，并焊接上引线。其端面喷金层采用的是含锡质量百分比60～70％左右的锡锌合金，该合金作为第一代无铅喷金料代替含铅喷金料，已广泛用于各种金属化薄膜电容器，其喷金层形成后48小时内引线焊接的合格率一般在93～96％之间，但由于其高昂的价格，且材料的利用率不超过60％，给电容器制造业带来沉重的成本压力。近几年来，业界研究开发和试用纯锌材料替代价格高昂的锡锌类无铅喷金料已取得了初步成功。锌在自然界中的含量为75ppm，远高于锡，但纯锌是一种极易氧化的金属，纯锌喷金层表面在2-3小时内形成致密连续的氧化膜，在电容器引线焊接时，易产生引线脱落、虚焊等缺陷，严重影响了引线焊接的可靠性，现有较为先进的焊接技术，其喷金层形成48小时内引线焊接的合格率最低降到70％左右。目前电容器从端面喷金到焊接引线的工艺流程一般至少需要48小时，因此，电容器生产厂家不得已，先在电容器端面上喷一层纯锌作为基础喷金层，然后在数小时内再喷一层富锡合金喷金层，以便焊接引线；或全部采用纯锌喷金，在喷金层形成数小时内焊接引线，所产生的引线焊接不合格品(一般为引线脱落)短时间内再用人工补焊，或作废品处理。上述方法会造成工艺复杂化，制约了纯锌作为无铅喷金料的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效提高喷金后的电容器端面喷金层引线焊接可靠性，降低材料成本，减少锡资源消耗的微合金化锌合金喷金材料。

本发明为一种微合金化锌合金喷金材料，主成分为锌，其特征在于还同时添加铜(Cu)，磷(P)，锗(Ge)，混合稀土金属(Re)中的任一种或一种以上的组合物，各组份的组成按质量百分比计分别为：铜(Cu)0.02～0.2％，磷(P)0.003～0.15％，锗(Ge)0.003～0.12％，混合稀土金属(Re)0.01～0.2％，其余为锌(Zn)，及总量不大于0.05％的杂质，各组分的质量百分比总和为100％。

所述铜(Cu)的含量优选可为0.05～0.15％。所述磷(P)的含量优选可为0.007～0.11％。所述锗(Ge)的含量优选可为0.01～0.08％。所述混合稀土金属(Re)的含量优选可为0.05～0.15％。

所述杂质中铁(Fe)的含量可≤0.01％。

研究表明，在纯锌中添加质量百分数为0.02～0.2％的铜，其形成的Cu-Zn和Cu₅-Zn₈等多种金属间化合物，能阻碍合金表面致密氧化膜的快速形成，进而改善喷金层引线焊接的质量，铜的优选含量为0.05～0.15％。

研究表明，在纯锌中添加0.003～0.15％质量百分比的磷，所形成的合金，能有效的减缓合金表面致密氧化膜的形成，使引线焊接合格率大幅度提高。在纯锌中添加0.02～0.2％铜元素的同时，再添加0.003～0.15％质量百分比的磷元素，所形成的合金，能更有效地阻碍合金表面致密氧化膜的形成，进而大幅度提高引线焊接合格率。上述磷元素添加的优选含量为0.007～0.11％。

研究表明，在纯锌中，添加0.003～0.12％质量百分比的锗，所形成的锌锗合金，，能有效减缓合金表面致密氧化膜的形成，有效提高引线焊接合格率。在上述锌锗合金中，再添加0.02～0.2％质量百分比的铜，所形成的锌铜锗合金，由于添加元素的相互作用，其减缓合金表面形成致密氧化膜的效果更佳，其提高引线焊接的合格率效果也更佳。上述锗元素添加的优选含量为0.01～0.08％。