[发明专利]一种无铅软钎焊料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊料及其制造技术领域，具体涉及一种无铅软钎焊料及其制备方法。

背景技术

工业上，钎焊是指采用比母材熔化温度低的焊料，操作温度采用低于母材固相而高于焊料液相线的一种焊接技术。根据焊料液相线温度的高低钎焊分为软钎焊和硬钎焊两种。软钎焊是一种低温结合工艺，与硬钎焊相比具有以下特点：（1）可用烙铁、喷灯等普通热源进行焊接，操作容易；（2）加热温度低，母材金属的组织性能变化不大，可以使铜铝构件以任何方式焊接，其可能发生的膨胀、强度变化和变形都较小；（3）生产率高，一次性能焊接几十至几千个焊缝，易于实现自动化生产。

    目前电子行业中常用的软钎焊料是锡铅合金，由于锡铅合金具有良好的润湿性和导电性，焊接性能很好且成本低，因此得到广泛应用。但铅及其化合物对环境污染很大，会危害人类及生物体健康。因此，在电子工业中很需要一种无铅软钎焊料来代替传统的锡铅焊料。无铅焊料不仅要有好的焊接性能，有些还要求焊料的焊点要哑光，以减少光对眼睛的刺激；有些要求焊料能满足线路板二次焊接要求。二次焊接是指先采用熔点较高的合金将一些组件焊接在印刷线路板上，然后以具有较低熔点的焊料将另外的组件焊接在印刷线路板的相同面或另一面上，而不致使第一种组件脱落。这就要求第一次焊接的焊料熔点要尽量高。

中国专利公告号为CN1242869C的发明专利公开了一种无铅焊料，其按重量百分比为：银Ag：1.8%-2.2%、锑Sb：0.5%-1.0%、铜Cu：1.0%-3.0%、铟In：0.6%-3.0% 和余量为锡Sn组成。公告号为CN1252842A的无铅焊料，其按重量百分比为：银Ag：1.0%-3.0%、锑Sb：0-4.0%、铜Cu：0-2.0%、铋Bi：15%-30%和余量为锡Sn组成；公告号为CN1475327的无铅焊料，其按重量百分比为：银Ag：0.01%-0.5%、锑Sb：0.01-0.5%、铜Cu：2.0-5.0%、铟In：0.002%-0.2%、镍Ni：0.01%-0.5%、镓Ga：0.002%-0.1%、磷P：0.002%-0.1%、铼Re：0.01%-2.0%和余量为锡组成。这些无铅焊料的熔点都相对较低，而且其中含有的银、铟这两种稀有金属，这两种金山矿产资源少，价格相对高，且铋含量高，焊接后焊点易剥离。

发明内容

本发明需解决的问题是提供一种制造方法简单、成本低、性能好、产渣少的无铅软钎焊料。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种无铅软钎焊料，以锡Sn为基底，还含有以下按重量百分比计的成分：铜Cu 0.1%-2.5%、锑Sb 4.1%-6.0%、镍Ni 0.005%-3.0%、0.01%-3.0%的活性炭和/或0.01%-3.0%的氯化锌ZnCl₂。

优选的，所述焊料中还可选择性加入 0.005%-2.0%的氢氧化钠NaOH或者 0.005%-2.0%的氯化铵NH₄Cl中的一种或两种。 

    本发明所述的无铅软钎焊料的制造方法，其步骤如下：

（1）将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温，加入铜，待铜熔化后，搅拌均匀熔炼成液态的锡铜合金，静置一段时间后倒入铸模浇铸成锡铜合金锭取出；

（2）将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温，加入锑，待锑熔化后，搅拌均匀，静置一段时间后倒入铸模浇铸成锡锑合金锭再取出；

（3）将锡加入石墨坩埚内进行熔化，熔后升温，加入镍，待锑熔化后，搅拌均匀，静置一段时间后倒入铸模浇铸成锡镍合金锭再取出；

（4）将上述步骤中制得的三种合金锭、活性炭、氯化锌、氢氧化钠和/或氯化铵及余量的锡，按重量百分比计算铜Cu 0.1%-2.5%、锑Sb 4.1%-6.0%、镍Ni 0.005%-3.0%、活性炭0.01%-3.0%和/或氯化锌ZnCl₂ 0.01%-3.0%的比例加入不锈钢锅内进行熔炼，制成焊锡丝、焊锡条、锡粉、锡膏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：所述的软钎焊料合金中不含铅这种对人体有害的物质，满足电子产品的无铅化焊接要求；合金中采用熔点和价格相对低的金属改善焊料合金的高温性能、抗氧化性能，并使焊料适合于线路板的二次焊接，具有良好的经济效益；活性炭、氯化锌、氢氧化钠、氯化铵的加入，可以除去金属内部微量的氧气O₂、二氧化硫SO₂、二氧化碳CO₂等气体，从而保护金属表面，减少产品的氧化，降低产渣率；另外，所述焊料合金的制造方法简单，易于在工业上实现。