[发明专利]SnSbNi系高熔点抗氧化无铅焊锡合金的制备方法和应用

说明书

本发明公开了SnSbNi系高熔点抗氧化无铅焊锡合金及其制备方法和应用。按重量百分比计，所述合金包括Sb 5.0‑15.0％、Ni 0.03‑0.5％，以及微量元素P、Ge、Ga、Al中的至少两种，其中微量元素总量小于1％；余量为Sn。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)合金熔点介于240‑255℃之间，湿润性、铺展性较高，焊点的耐热性能、抗拉强度、抗蠕变、抗疲劳等综合性能较好；(2)能够实现电子元器件在焊接封装过程中经过一次或多次波峰焊接时内部焊点不熔化，防止出现元器件引脚淌锡珠的现象，提高产品的安全性、可靠性及合格率，同时提高生产效率；(3)合金能够将铅含量控制在100ppm以下，对环境友好；(4)本发明所述方法易于实现合金化，且成分均匀，无偏析现象发生。

技术领域

本发明属于电子材料合金技术领域，涉及一种电子元器件的封装焊接技术，具体为SnSbNi系高熔点抗氧化无铅焊锡合金及其制备方法和应用。

背景技术

目前，全球焊料行业面临着严峻的技术挑战，电子产品无铅化技术已越来越成熟，对电子元器件微小型化和超微型化的需求，越来越高。包括独石电容、陶瓷电容器、压敏电阻、热敏电阻等基础电子元件耐热性能要求也越来越高，许多元器件封装的工艺温度在240℃以上，这就要求使用的锡焊料须有良好的耐热性，有铅高熔点焊料中含有对环境和人体有害的铅元素，已经逐渐被禁止使用，所以目前都在寻找适合的无铅焊料。由于锡的熔点为232℃，常规使用的SnAg系、SnCu系、SnAgCu系等锡焊料熔点均低于230℃，若使用的锡焊料熔点低会导致电子元器件在后期进行一次或多次波峰焊时，前期已经焊接好的焊点又重新受热融化，出现淌锡珠现象，从而影响焊接可靠性和产品质量。通过添加Ni元素能改善此焊料表面的结晶状态，细化晶粒，提高了焊接点的强度，添加一定量Ni元素可以减缓元器件芯片表面的银在液态锡焊料中的溶蚀速度，同时提高焊料的抗老化能力。

目前研发、应用的高熔点无铅焊锡与工艺相关的性能问题：熔点要高，先期焊点能够在工艺时间内承受260℃～270℃的一次或多次波峰焊的工艺温度下，电子元器件内部焊点不发生再次熔化和流出，润湿性良好，对人体无毒性等。与可靠性相关的性能问题：抗拉强度、剪切强度、抗蠕变、抗疲劳、耐低温等性能良好；焊接材料尽量要与元器件、PCB、设备、助焊剂以及工艺条件等一系列的相关要素相适应。

发明内容

解决的技术问题：为了克服SnAg系、SnCu系、SnAgCu系等无铅锡焊料现有熔点较低的不足，满足对高熔点无铅锡焊料的使用需求，本发明提供了一种润湿性良好、焊点力学性能优良的SnSbNi系高熔点抗氧化无铅焊锡合金及其制备方法和应用。

技术方案：SnSbNi系高熔点抗氧化无铅焊锡合金，按重量百分比计，所述合金包括Sb5.0-15.0％、Ni 0.03-0.5％，微量元素P、Ge、Ga、Al中的至少两种，微量元素总量小于1％；余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 5.0％，Ni 0.03％，P 0.02％，Ge0.01％，余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 5.0％，Ni 0.03％，Ga 0.01％，Al0.05％，余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 10.0％，Ni 0.1％，P 0.02％，Ga0.01％，余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 10.0％，Ni 0.3％，P 0.02％，Ge0.01％，Ga0.01％，余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 15.0％，Ni 0.06％，P 0.02％，Ga0.01％，Al0.01％，余量为Sn。

优选的，按重量百分比计，所述合金包括Sb 15.0％，Ni 0.5％，P 0.02％，Al0.01％，余量为Sn。