專利名稱：一種錫基無鉛焊料及其制備方法
技術領域：
本發明屬新材料領域，具體涉及一種錫基無鉛焊料及其制備方法，應用于電子元器件、電器、電訊、儀表及其它的相關產品的焊接。
背景技術：
焊接材料領域常用Sn-Pb合金作為電子焊接材料，錫鉛合金作為優質廉價的焊接材料得到了世界范圍內的廣泛應用，但隨著人類環保意識的加強，“鉛“及其化合物對人體的危害及環境的污染越來越被人類所重視。美國專利公告號為US2004/0241039A1公開了一種無鉛軟釬焊料，其按質量百分比為含有大于67%的Sn、0. 5 7. 0%的Cu和O. 05 18%Sb。這種無鉛焊料的熔點高(熔點在230°C以上)，這對電器產品會產生不利影響。公告號為CN1252842A的無鉛焊料，其按重量百分比為Ag 1. 0% 3. 0%、銻O 4. 0%、銅O 2. 0%、鉍10% 30%和余量為錫Sn組成，這種無鉛焊料的熔點相對低，但由于鉍含量高，Sn-Bi在凝固過程中易出現枝晶偏析和組織粗大化，從而影響焊料和焊點的力學性能，焊接后焊點易剝落。
發明內容
本發明提供一種錫基無鉛焊料及其制備方法。應用于電子元器件、電器、電訊、儀表及其它的相關產品的焊接。本發明提供的一種錫基無鉛焊料具有以下金屬元素的組分及其重量百分比
Sb:3. O 6. 0%, In: I. O 8. 0%,
Cu: I. O 2. 0%, Ni:O. 8 I. 0%,
La:O. 03 O. 08%, Ce:O. 03 O. 08%,
余量為錫； 各組分金屬原理的純度分別為=In≥99. 99%，La≥99. 99%，Ce≥99. 99，其它的原料均采用工業精制原料。上述金屬元素In、La和Ce優選的重量百分比為1η 3. O 5. 0%，La O. 03
O.07% , Ce O. 03 O. 07%。本發明還提供一種所述錫基無鉛焊料的制備方法，具有以下步驟
(1)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至1000 1200°C，加入銅的重量占合金總重量的5% 15%，待銅融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫銅合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模澆鑄成錫銅合金錠；
(2)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至600 1000°C，加入銻的重量占合金總重量的40% 60%，待銻融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫銻合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模澆鑄成錫銻合金錠；
(3)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至1500 1800°C，加入鎳的重量占合金總重量的2% 5%，待鎳融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫鎳合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模燒鑄成錫鎳合金錠；
(4)將錫和銦加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至350°C 500°C，力口入銦的重量占合金總重量的10% 20%，靜置待其冷卻后取出錫銦合金；
(5)將錫和鑭加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至1100 130(TC后熔化，加入鑭的重量占合金總重量的1% 3%，靜置待其冷卻后取出錫鑭合金；
(6)將錫和鈰加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至1100 130(TC后熔化，加入鋪的重量占合金總重量的1% 3%,靜置待其冷卻后取出取錫鋪合金；
將上述制得的中間合金錠和純錫按重量百分比Sb: 3. O 6. 0%，In: I. O 8. 0%，Cu: I. O 2. 0%, Ni:O. 8 I. 0%, La:O. 03 O. 08%, Ce:O. 03 O. 08%，余量為錫；加入到不銹鋼鍋內進行熔煉，加熱溫度為600°C，并加入由KCl和LiCl組成的覆蓋劑，KCl與LiCl的質量比為3 :1，覆蓋劑的用量以完整覆蓋合金熔體表面為準；攪拌半個小時后進行澆鑄，制得錫基無鉛焊料鑄錠。本發明優點和有益效果
(1)所述的軟釬焊料合金中不含鉛這種對人體有害的物質，滿足了電子產品的無鉛化焊接要求；
(2)合金中采用的銦元素，使得焊料的熔點顯著降低；
(3)加入微量的稀土La和Ce元素，大大改善了焊料的潤濕性能；
(4)該焊料具有優異的延展性和較高的抗拉強度，能夠形成光亮的焊點。能廣泛用于電子工業及通用工程，特別適用于微電子工業中的電子封裝無鉛化技術。
具體實施例方式本發明按照上述的制備方法，制備的焊料合金成分和性能及其對比如下表所示。由下表可見，合金焊料熔點隨著Sb的加入量的增加而提高；隨著In加入量的提高，焊料合金的熔點得到了降低，焊料的塑性也呈現增強趨勢；而稀土的加入對合金熔點影響不大，但適量的稀土能很好地改善合金的潤濕性能。權利要求
1.一種錫基無鉛焊料，其特征在于具有以下金屬元素的組分及其重量百分比Sb:3. O 6. 0%, In: I. O 8. 0%,Cu: I. O 2. 0%, Ni:O. 8 I. 0%,La:O. 03 O. 08%, Ce:O. 03 O. 08%, 余量為錫； 各組分金屬原理的純度分別為=In彡99. 99%，La彡99. 99%，Ce彡99. 99，其它的原料均采用工業精制原料。
2.根據權利要求I所述的錫基無鉛焊料，其特征在于上述金屬元素In、La和Ce的重量百分比為1η 3. O 5. 0%, La O. 03 O. 07%，Ce O. 03 O. 07%。
3.—種權利要求I所述錫基無鉛焊料的制備方法，其特征在于具有以下步驟 (1)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至1000 1200°C，加入銅的重量占合金總重量的5% 15%，待銅融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫銅合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模澆鑄成錫銅合金錠； (2)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至600 1000°C，加入銻的重量占合金總重量的40% 60%，待銻融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫銻合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模澆鑄成錫銻合金錠； (3)將錫加入石墨坩堝內進行熔化，熔后升溫，升溫至1500 1800°C，加入鎳的重量占合金總重量的2% 5%，待鎳融化用攪拌棒攪拌均勻熔煉成液態錫鎳合金，靜置20 30分鐘后倒入鑄模燒鑄成錫鎳合金錠； (4)將錫和銦加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至350°C 500°C，力口入銦的重量占合金總重量的10% 20%，靜置待其冷卻后取出錫銦合金； (5)將錫和鑭加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至1100 130(TC后熔化，加入鑭的重量占合金總重量的1% 3%，靜置待其冷卻后取出錫鑭合金； (6)將錫和鈰加入石墨坩堝內，置于真空感應熔煉爐熔煉，溫度升至1100 130(TC后熔化，加入鋪的重量占合金總重量的1% 3%,靜置待其冷卻后取出取錫鋪合金； 將上述制得的中間合金錠和純錫按重量百分比Sb:3. O 6.0%，In: I. O 8.0%，Cu: I. O 2. 0%, Ni:O. 8 I. 0%, La:O. 03 O. 08%, Ce:O. 03 O. 08%，余量為錫；加入到不銹鋼鍋內進行熔煉，加熱溫度為600°C，并加入由KCl和LiCl組成的覆蓋劑，KCl與LiCl的質量比為3 :1，覆蓋劑的用量以完整覆蓋合金熔體表面為準；攪拌半個小時后進行澆鑄，制得錫基無鉛焊料鑄錠。
全文摘要
本發明公開了一種錫基無鉛焊料及其制備方法，該錫基無鉛焊料的組分及其重量百分比為Sb:3.0～6.0%，In:1.0～8.0%，Cu:1.0～2.0%，Ni:0.8～1.0%，La:0.03～0.08%，Ce:0.03～0.08%，余量為錫；其中In、La和Ce原料的純度為99.99%，其它的原料均采用工業精制原料；其制備方法是先熔制Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Ni、Sn-In、Sn-La、Sn-Ce中間合金，根據上述成分稱取適量的純Sn和各種中間合金放入不銹鋼鍋內進行混合熔煉，加熱溫度為600℃，并加入覆蓋劑，攪拌半個小時后進行澆鑄，制得錫基無鉛焊料；其具有熔點較低，金屬塑性高和潤濕性能好以及鋪展性優良的特點。
文檔編號C22C1/03GK102615447SQ20121008121
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者揭曉華, 李偉, 陳海燕 申請人:廣東工業大學