專利名稱：一種抗氧化低銀無鉛釬料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子材料領(lǐng)域中電子產(chǎn)品微連接使用的釬料合金。
背景技術(shù)：
隨著科技界和社會公眾對電子工業(yè)所用錫-鉛(Sn-Pb)釬料中鉛的危害作用的認(rèn) 知不斷提高，世界各國已通過立法來限制乃至禁止含鉛釬料等有害材料在微電子等工業(yè)的 應(yīng)用。目前，電子產(chǎn)品的無鉛化已深入人心。Sn-Cu系釬料、Sn-Ag-Cu系釬料以及Sn-Bi系 釬料等已逐漸取代Sn-Pb釬料而廣泛應(yīng)用于電子封裝行業(yè)。其中Sn-Ag-Cu系無鉛釬料以 其優(yōu)異的潤濕性、力學(xué)性能等而被業(yè)界普遍認(rèn)為代替?zhèn)鹘y(tǒng)含鉛釬料的第一選擇。Sn-Ag-Cu 系釬料中，三元近共晶Sn-3. OAg-O. 5Cu無鉛釬料應(yīng)用最外廣泛，但是由于其含有較高含量 的Ag而使其成本較高。另一方面，當(dāng)前，消費(fèi)類電子產(chǎn)品正成為電子工業(yè)中增長最快的一 部分，特別是以手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦、MP3播放器等為代表的手持電子設(shè)備 和便攜式電子器件的日益流行。這些手持和便攜式電子產(chǎn)品與大部分傳統(tǒng)電子器件相比， 其更新?lián)Q代更快、服役壽命周期更短，因此由溫度循環(huán)導(dǎo)致的失效已不是其主要關(guān)心的可 靠性問題；但是，它們更容易受到意外的顛簸、震動、碰撞和跌落，進(jìn)而帶來電子封裝互連焊 點(diǎn)中另外一種新的由力學(xué)沖擊導(dǎo)致的失效機(jī)制，即由跌落/沖擊引起的可靠性問題。減少 釬料中Ag的含量可降低釬料合金的模量，改善其抗跌落/沖擊性能；加入M則可以改善 釬料與基板(如Cu或者Ni等)的界面金屬間化合物IMC的結(jié)構(gòu)和形貌，也可以有效提高 釬料合金的抗跌落/沖擊能力。因此，目前Sn-Ag-Cu釬料已逐漸向低銀方向發(fā)展。中國專 利申請?zhí)?00810053841. 3公開一種低銀釬料添加了易氧化元素Si及Bi而導(dǎo)致該釬料抗 氧化性及潤濕性差。中國專利申請?zhí)?00310115384. 3公開的一種低銀無鉛釬料Ag的含量 (2. 0-2. 9wt% )依然較高，釬料合金的成本降低不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種低成本、抗氧化性、力學(xué)性能良好的低 銀無鉛釬料。本發(fā)明抗氧化低銀無鉛釬料合金，以重量百分比計(jì)其配方組成為Ag0. 3-1. 0%Cu0. 3-1. 2%P0. 008-0. 030%Ga0. 01-0. 3%Al (或 Mg)0. 01-0. 45%Ni0. 005-0. 03%Sn余量本發(fā)明的低銀抗氧化和抗跌落/沖擊能力強(qiáng)無鉛釬料合金的生產(chǎn)方法如下(1)將按比例稱好的純Sn錠放入熔爐中加熱到340_360°C，然后加入Ag和Cu并以350-400轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌15-25分鐘；(2)待熔爐的溫度達(dá)到380-390°C時(shí)，加入指定量的Al (或Mg)并攪拌15-25分 鐘；(3)加入Ni并攪拌15-20分鐘；(4)待熔爐溫度升到390-410°C，加入抗氧化藥劑( 及P并攪拌15-20分鐘，(5)將熔溫降到340-360°C，撈渣后出爐澆注錫條制成成品或進(jìn)一步用于錫線生 產(chǎn)及制成粉粒用于焊膏的生產(chǎn)。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)對于Sn-Ag-Cu系釬料，當(dāng)Ag的含量在0. 5-1. Owt %時(shí)，釬料 的潤濕性接近于廣泛應(yīng)用的Sn-3. OAg-O. 5Cu釬料合金。附

圖1為Sn_0. 5Ag_0. 5Cu釬料、 Sn-1. OAg-O. 5Cu釬料以及Sn-3. OAg-O. 5Cu潤濕性比較，其中圖1 (a)為三釬料的在280°C 以5% ZnCl2飽和松香溶液做釬劑下與銅基板的潤濕角數(shù)據(jù)；圖2(b)為三種釬料在280°C 熔融狀態(tài)下的表面張力(釬料表面張力越小說明釬料的潤濕性越好)。表1為部分低銀無鉛釬料與Sn-3. OAg-O. 5Cu釬料的熔化區(qū)間比較。表2為部 分低銀無鉛釬料與Sn-3. OAg-O. 5Cu體釬料的拉伸性能比較?？梢?，低銀釬料的潤濕性不 比Sn-3. OAg-O. 5Cu釬料要差，其熔化溫度區(qū)間為215_230°C，釬料熔程較窄，熔化溫度也不 高。但是，低銀釬料相對于Sn-3. OAg-O. 5Cu釬料，力學(xué)性能要差好遠(yuǎn)。本發(fā)明添加微量的 Al或Mg，研究表明釬料的強(qiáng)度較大幅度增加，力學(xué)性能得到明顯的改善。Al (或Mg)的添加 量一般為 0. 01-0. 45wt%，優(yōu)選為 0. 02-0. 3wt%。表1部分低銀釬料與Sn-3. OAg-O. 5Cu釬料的熔化溫度比較
權(quán)利要求
1.一種抗氧化低銀無鉛釬料合金，其特征在于含有重量百分比為0.3-1.0% Ag、 0. 3-1. 2% Cu、0. 01-0. 45% Al 或 Mg、0. 01-0. 3% Ga、0. 008-0. 03% Ρ、0· 005-0. 03Ni、Sn 余fio
2.一種抗氧化低銀無鉛釬料合金，其特征在于其成份優(yōu)選為含有重量百分比 為 0. 5-0. 8 % Ag、0. 4-0. 8 % Cu、0. 02-0. 3 % Al 或 Mg、0. 04-0. 2 % Ga、0. 01-0. 03 % P、 0. 008-0. 03% Ni、Sn 余量。
3.權(quán)利要求1所述的抗氧化低銀無鉛釬料合金，其特征在于(1)將按比例稱好的純Sn錠放入熔爐中加熱到340-360°C，然后加入Ag和Cu并以 350-400轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌15-25分鐘；(2)待熔爐的溫度達(dá)到380-390°C時(shí)，加入比例的Al(或Mg)并攪拌15-25分鐘；(3)加入Ni并攪拌15-20分鐘；(4)待熔爐溫度升到390-410°C，加入抗氧化藥劑( 及P并攪拌15-20分鐘，(5)將熔溫降到340-360°C，撈渣后出爐澆注錫條制成成品或進(jìn)一步用于錫線生產(chǎn)及 制成粉粒用于焊膏的生產(chǎn)。
4.權(quán)利要求1所述的抗氧化低銀無鉛釬料合金，其特征在于所添加的Al、Mg、P元素均 采用Sn-Al、Sn-Mg及Sn-P中間合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品微連接使用的無鉛釬料合金。其特征是含有重量百分比為0.3-1.0％Ag、0.3-1.2％Cu、0.01-0.45％Al或Mg、0.01-0.3％Ga、0.008-0.03％P、0.005-0.03Ni，Sn余量。本發(fā)明提供的無鉛釬料Ag含量低，同時(shí)熔化溫度適中(215-230℃)，具有優(yōu)異的潤濕性、抗氧化性以及良好的力學(xué)性能，能夠滿足微互連封裝技術(shù)對釬料性能的要求。
文檔編號B23K35/26GK102039496SQ20091020865
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者劉亮岐, 周小艷, 尹立孟 申請人:劉亮岐, 周小艷, 尹立孟