含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料转让专利
申请号 : CN201010209531.3
文献号 : CN101862921B
文献日 : 2012-02-15
发明人 : 薛鹏 , 薛松柏 , 曾广 , 顾立勇 , 顾文华
申请人 : 南京航空航天大学
摘要 :
一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，属于金属材料类及冶金领域钎焊材料。其化学成分(质量百分数)是：0.07～2.5％的Cu，0.01～1.5％的Ni，0.001～0.5％的Pr，0.001～0.1％的Sr，0.001～0.1％的Ga，0.001～0.1％的Pb，余量为Sn。该钎料润湿性能好，焊点(钎缝)力学性能尤其是抗蠕变性能优良，适用于电子行业波峰焊、浸焊、手工焊、再流焊等焊接方法。
权利要求 :
1.一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，其特征是：成分按质量百分数配比为：
0.07～2.5％的Cu，0.01～1.5％的Ni，0.001～0.5％的Pr，0.001～0.1％的Sr，0.001～
0.1％的Ga，0.001～0.1％的Pb，余量为Sn。
说明书 :
含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料
技术领域
[0001] 本发明涉及一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，属于金属材料类及冶金领域的钎焊材料。主要用于表面组装及封装领域，是一种钎焊性能(如润湿性能)良好、焊点(钎缝)力学性能优良的新型绿色、环保型无铅钎料。
背景技术
[0002] 随着RoHS(The Restriction of the Use of certain Hazardous Substance inElectrical and Electronic Equipment)指令的生效，锡铅钎料的替代问题已成为电子行业技术人员研究的热点。目前具有代表性的无铅钎料有Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Zn等合金系，其中Sn-Ag-Cu系钎料熔点高，价格贵，制约了其广泛应用；Sn-Cu系钎料价格便宜，成本仅为锡铅共晶钎料的1.3倍，已接近锡铅钎料，但是润湿性能和锡铅钎料相比仍有一定的差距；Sn-Zn系钎料熔点非常接近锡铅钎料，但是其润湿性较差，目前还难以应用于工业化生产。
[0003] 大量的研究发现，在Sn-Cu系钎料中添加适量的Ni形成Sn-Cu-Ni三元合金系，钎料的润湿性得到一定程度的改善，焊后残渣少，合金的微观组织得到细化，还可以提高钎料的塑性。最重要的是，Sn-Cu-Ni系钎料成本较Sn-Ag-Cu钎料合金有较大优势，易生产和回收，且对电子产品有较好的兼容性，因而受到电子行业广大用户的青睐。Sn-Cu-Ni钎料具有良好的综合性能，价格适中，应用前景良好[美国专利US 6180055B1，中国专利ZL99800339.5]，但是仍有很多需要完善的地方。目前研究者主要通过加入一些微量元素通过合金化来进一步优化Sn-Cu-Ni系钎料的性能[中国专利ZL200610151104.8]，通过加入稀土元素来优化Sn-Cu-Ni钎料性能的国外公开专利还鲜见报道，主要集中在中国，代表性的公开专利成果主要有Sn-Cu-Ni-Pb-(0.001-0.1％)Ce[ZL200510022563.1]等。由于还有许多技术难点尚未解决，急需新的研究成果来完善、补充，本项发明“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”即是在这种技术背景下完成的。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种润湿性能良好，抗氧化性能强，钎缝力学性能尤其是抗蠕变性能优良，适用于电子行业波峰焊、再流焊、浸焊、手工焊等焊接方法的无铅钎料。 [0005] 为达到本发明的目的，本发明的含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，经过优化后确定的化学成分按质量百分数配比为：0.07～2.5％的Cu，0.01～1.5％的Ni，0.001～0.5％的Pr，0.001～0.1％的Sr，0.001～0.1％的Ga，0.001～0.1％的Pb，余量为Sn。 [0006] 采用常规方法制备钎料，即使用市售的锡锭、电解铜、金属镍、金属锶、金属镓、金属镨，各种金属原料按需要配比，冶炼时加入经优化筛选确定的“覆盖剂”或采用“惰性气体”保护进行冶炼、浇铸，可得到棒材。通过挤压、拉拔，即得到丝材(也可加入助焊剂，制成“药芯焊丝”)。铅(即Pb)元素作为锡锭、电解铜等原材料中的“杂质元素”，总量(质量百分数)控制在0.001～0.1％范围内，以满足符合中华人民共和国国家标准GB/T 20422-2006《无铅钎料》的规定(标准中规定Pb≤0.1wt.％)。
[0007] 考虑到金属镓熔点低，金属镨极易氧化，根据生产需要也可将金属镨、金属镓预先冶炼成中间合金，以Sn-Ga和Sn-Pr的形式加入，以保证微量元素镓和镨在钎料中成分的准确性。
[0008] 本发明的技术特点是在Sn-Cu-Ni系无铅钎料中复合添加微量元素Pr、Sr和Ga并利用其“协同效应”来提高Sn-Cu-Ni系无铅钎料润湿性能、服役过程中内部组织的热稳定性、焊点力学性能以及抗蠕变能力。本发明得到的钎料成本适中，具有优良的加工性能，钎料组织均匀，润湿性能好，力学性能优良，抗氧化性能和抗蠕变能力大幅提高，综合性能接近于Sn-Pb钎料。可加工成各种形状，如锡条、锡棒、锡焊丝、焊球，适应不同生产条件的需要。
附图说明
[0009] 图1a为不同Pr含量的四边扁平封装器件焊点的拉伸力示意图。
[0010] 图1b为不同Pr含量的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料钎焊片式电阻得到的焊点的抗剪力示意图。
[0011] 图2a为不同Pr含量的钎料润湿力示意图。
[0012] 图2b为不同Pr含量的钎料润湿时间示意图。
[0013] 图3为表1中不同钎料成分的蠕变疲劳寿命示意图。
[0014] 图4为未加Sr和Ga及稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织图。 [0015] 图5为添加Sr和Ga及0.1wt.％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织图。
[0016] 图6为添加Sr和Ga及0.5wt.％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织图。
[0017] 图7a为未添加Sr、Ga和稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅焊点界面显微组织图。 [0018] 图7b为添加Sr、Ga及0.5wt％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅焊点界面显微组织图。 具体实施方案
[0019] 本项发明主要解决了以下关键性问题：
[0020] 1)通过优化Pr、Sr和Ga以及Sn、Cu、Ni的化学成分，由于添加的微量元素的“协同效应”，得到了对母材润湿性能良好、焊点力学性能(σb、τ)、抗蠕变性能以及热疲劳性能优异的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料(参见附图1a、图1b、图2a、图2b及图3)，并将其熔点控制在低于或等于Sn-Cu-Ni三元合金227℃的220℃～227℃范围内。
[0021] 表1：典型Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料合金成分(wt.％)
[0022]
[0023] 2)试验研究发现，在本发明所选定的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料的成分范围内，加入的稀土元素Pr，由于“表面活性”作用能够降低液态钎料的表面张力，同时影响液态传质作用从而抑制钎料与基板的反应润湿过程，显著提高Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga钎料的钎焊性能，克服了Sn-Cu系钎料润湿性差的缺陷(参见附图2a及图2b)；试验研究结果还发现，稀土元素Pr是到目前为止在Sn-Cu系 无铅钎料中的“变质能力”最强的稀土元素(相对于La、Ce、Lu、Y、Er(参见附图4、5、6))，其作用不仅仅是以往人们认为的“细化晶粒”的作用。试验表明，稀土元素Pr的加入量(质量百分数)小于0.001％时，对Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga钎料性能改变影响甚微；加入量超过0.5％后，由于氧化严重并且生成大块的Sn-Pr化合物，也会明显减弱Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料的润湿性、焊点力学性能的优化效果。 [0024] 研究发现，Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga钎料在凝固过程中晶粒生长时，其生长台阶的界面上吸附了Pr原子，改变了其生长方式，并导致了Sn初晶的形貌的最终改变，从而使Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料具有优良的力学性能。从试验结果可以看出(参见附图4、
5、6)：Pr的加入明显改变了钎料显微组织的形貌，且合金中的Pr含量必须达到一定的浓度(即≥0.001％时)才会表现出明显的变质作用。钎料合金凝固过程中，Pr元素在晶界上偏聚，并与Sr、Ga及Ni等元素产生相互作用，引起晶界的化学成分、能量和结构的变化，影响元素的扩散以及新相的成核与长大。由于不同晶面稀土元素Pr的吸附量存在一定差别，从而改变凝固过程中晶体生长时各个晶面的相对生长速率，两种作用最终改变晶粒的形态，使得钎料晶粒度更小，组织更加均匀。由于稀土元素Pr在晶界的富集，有效阻碍晶粒的粗化，使得钎料组织的热稳定性也有明显的提高。
5、6)：Pr的加入明显改变了钎料显微组织的形貌，且合金中的Pr含量必须达到一定的浓度(即≥0.001％时)才会表现出明显的变质作用。钎料合金凝固过程中，Pr元素在晶界上偏聚，并与Sr、Ga及Ni等元素产生相互作用，引起晶界的化学成分、能量和结构的变化，影响元素的扩散以及新相的成核与长大。由于不同晶面稀土元素Pr的吸附量存在一定差别，从而改变凝固过程中晶体生长时各个晶面的相对生长速率，两种作用最终改变晶粒的形态，使得钎料晶粒度更小，组织更加均匀。由于稀土元素Pr在晶界的富集，有效阻碍晶粒的粗化，使得钎料组织的热稳定性也有明显的提高。
[0025] 3)本发明中试验研究表明微量Sr的加入，可以优化Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga钎料的显微组织结构，抑制熔融钎料在凝固过程中Sn-Cu，Sn-Ni，Sn-Cu-Ni金属间化合物的过度析出，以降低以这些金属化合物为核的浮渣的产生，达到优异的抗Cu侵蚀性能。加入Sr后更为突出的一个特性是：Sr与Pr相互作用，降低了合金相的界面能，可最有效地产生合适数量、且具有精细微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，由此使焊点具有了的优异的抗蠕变性能。 [0026] 试验研究表明，本发明中的微量元素Sr的含量应控制在0.001～0.1％范围内。 [0027] 4)试验研究表明，Ga的加入量在0.001～0.1％范围内，可提高液态钎料表面的抗氧化能力，改善钎料的润湿性能(参照专利ZL 200810100797.7)，但是在本发明中，Ga元素维持这种良好的抗氧化的作用时间很短。Ga的熔点只有29.8℃，添加后可降低钎料的熔点，使其更接近于Sn-Pb钎料的工艺窗口。但是试验发现，在本发明的“合金系统”中，Ga的作用与已有的研究结果相比存在显著差异。在本发明的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料中，Pr、Sr和Ga的复合添加使 Ga抗氧化作用的持续时间更长的同时，还使得焊点(钎缝)界面脆性金属间化合物层厚度明显减小(参见图7a、图7b)，从而提高了焊点(钎缝)的可靠性。
[0028] 与以往研究相比，本发明的创造性在于：
[0029] 一、经过大量对比试验，确定了具有优良性能的新的合金体系：含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料。经过正交试验设计优化钎料的化学成分，分别确定了各组元的含量范围。
[0030] 通过理论研究发现，Pr、Sr和Ga元素在Sn-Cu-Ni无铅钎料中的作用以往的微量元素在钎料中的改性作用有“明显的差异”：三种微量元素的复合添加对钎料的性能产生了“1+1+1＞3”的优化效果。在三种元素的协同作用下，微量元素Sr可以优化Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料基体组织结构，抑制熔融钎料中Sn-Cu，Sn-Ni，Sn-Cu-Ni金属间化合物的过度析出，以降低以这些金属化合物为核的浮渣的产生，达到优异的抗Cu侵蚀性能；稀土元素Pr的加入一方面作为表面活性元素提高钎料的润湿性能，另一方面其“变质作用”能够明显改变Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga钎料的“组织形貌”，对力学性能尤其是蠕变性能的提高有较大的贡献。同时其“亲Sn作用”能够优化钎料基体与焊点界面的金属间化合物的尺寸；Sr与Pr的相互作用降低了晶体的界面能，可最有效地产生合适数量、具有精细微结构尺寸的Cu6Sn5颗粒，由此提高了焊点的抗蠕变性能(参见附图3)。元素Ga的加入一方面在熔融的液态钎料表面富集，以降低钎料的表面张力，改善润湿，避免氧化，使Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料的抗氧化性能进一步得到了提高，另一方面还可以降低钎料的熔点，使其工艺窗口更加接近与传统的Sn-Pb钎料。Ga的加入还可以与Sr、Pr在钎料基体中形成相当均匀的含Ga的第二相粒子，提高钎料的抗疲劳性能。
[0031] 二、良好的润湿性能是钎料能否得到实际应用的重要前提条件，也是无铅钎料在发展过程中遇到的一个瓶颈。对Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料润湿性能的测定，考虑到影响钎料润湿性能的多重因素，未采用传统的炉中铺展试验的方法来测量，而是采用日本Rhesca公司生产的、目前世界上最先进、最准确的SolderChecker SAT-5100型可焊性测试仪，按照日本标准JISZ 3198：2003《无铅焊料试验方法第4部分：基于润湿平衡法及接触角法的润湿性试验方法》进行。对新发明的无铅钎料的润湿性进行了“润湿力”、“润湿时间”的评定。大量试验数据表明，与其它Sn-Cu-Ni系无铅钎料相比，本发明的无铅钎料由于Pr、Sr和Ga 的复合添加使Ga抗氧化作用的持续时间更长，从而使得新发明的无铅钎料具有更好的润湿、铺展性能。试验结果表明：本发明的含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，配合市售免清洗助焊剂(RMA型)，在紫铜和PCB板上润湿性、铺展性优良(参见图2a与图2b)，可以适用于高效率的焊接过程(如波峰焊或再流焊)，焊点的完整性和可靠性可控，钎焊产品成品率高。
[0032] 图1a与图1b为表1中不同成分合金(合金1、2、3、4、5、6)的力学性能。其中图1a为不同Pr含量的四边扁平封装器件(Quad Flat Package，简称QFP)焊点(未时效与
150℃时效500h)拉伸力。图1b为不同Pr含量的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料钎焊片式电阻(未时效与150℃时效500h)得到的焊点的抗剪力(根据电子器件的一般要求规定，拉伸力与抗剪力越大越好)。
150℃时效500h)拉伸力。图1b为不同Pr含量的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料钎焊片式电阻(未时效与150℃时效500h)得到的焊点的抗剪力(根据电子器件的一般要求规定，拉伸力与抗剪力越大越好)。
[0033] 从图中可以看出，新发明的Sn-Cu-Ni-Pr-Sr-Ga无铅钎料的焊点(钎缝)在焊后和时效处理后力学性能均优于未含Pr的普通Sn-Cu-Ni钎料，Pr的最优含量在0.05wt.％～0.2wt.％之间。
[0034] 图2a与图2b为表1中不同成分合金(合金1、2、3、4、5、6)的润湿力与润湿时间。其中图2a为不同Pr含量的钎料润湿力。图2b为不同Pr含量的钎料润湿时间(根据电子器件的一般要求规定，钎料“最大”润湿力越大越好，钎料润湿时间越短越好)。 [0035] 其中：润湿试验依据日本标准JISZ 3198：2003《无铅焊料试验方法第4部分：基于润湿平衡法及接触角法的润湿性试验方法》进行。具体的试验参数为：试件浸入深度为
2mm，浸入速度为4mm/s，浸入时间为10s，试验温度260℃。
2mm，浸入速度为4mm/s，浸入时间为10s，试验温度260℃。
[0036] 图3为表1中不同钎料成分(钎料1、2、3、4、5、6)的蠕变疲劳寿命(根据电子器件的一般要求规定，焊点的抗蠕变疲劳寿命越长越好)。
[0037] 图4为未加Sr和Ga及稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织(含0.7wt.％Cu，0.05wt.％Ni，余量为Sn(未加稀土元素)的钎料显微组织(100×))。 [0038] 图5为添加Sr和Ga及0.1wt.％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织(×100)。相比普通Sn-Cu-Ni无铅钎料“共晶组织存在形貌”明显改变，组织中初晶β-Sn比例明显降低，组织均匀(含0.1wt.％Pr，0.05wt.％Sr，0.05wt.％Ga，0.7wt.％Cu，
0.05wt.％Ni，，余量为Sn的钎料显微组织(100×))。
0.05wt.％Ni，，余量为Sn的钎料显微组织(100×))。
[0039] 图6为添加Sr和Ga及0.5wt.％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅钎料合金的金相显微组织(×100)，共晶组织比例明显增加，组织细化(含0.5wt.％Pr，0.05wt.％Sr， 0.05wt.％Ga，0.7wt.％Cu，0.05wt.％Ni，余量为Sn的钎料显微组织(100×))。
[0040] 图7a与图7b为焊点界面显微组织(150℃时效500h)。其中图7a为未加Sr、Ga和稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅焊点界面显微组织(含3.8wt.％Ag，0.7wt.％Cu，余量为Sn(未加稀土元素)的焊点界面显微组织(150℃时效500h)；图7b为添加Sr、Ga及0.5wt％稀土Pr的Sn-Cu-Ni无铅焊点界面显微组织(含0.5wt.％Pr，0.05wt.％Sr，0.05wt.％Ga，0.7wt.％Cu，0.05wt.％Ni，，余量为Sn的焊点界面显微组织(150℃时效500h)，界面脆性金属间化合物层厚度相比普通Sn-Cu-Ni无铅焊点明显减小，说明新发明的无铅钎料合金体系相比普通Sn-Cu-Ni无铅钎料所构成的焊点在服役过程中由动力学过程驱动的质量退化、性能下降等问题得到了抑制。
[0041] 实施例：
[0042] 根据本发明的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”的质量配比，叙述本发明的具体实施方式。钎料熔化温度的试验过程按照日本工业标准JIS Z 3198-1，《无铅钎料试验方法-第一部分：熔化温度范围测定方法》的规定进行。将待测钎料试样放入Pyris 1DSC差示扫描量热分析系统的样品室中，以25ml/min的流量给样品室充入氩气，以10℃/min的初始升温速率对试样升温。当温度升至与待测无铅钎料固相线温度相差约30℃时，将升温速度降至2℃/min，测定试样的开始熔化温度，即固相线温度。随后将熔融钎料随炉冷却至室温，在冷却的过程中测试钎料的液相线温度。润湿试验依据日本标准JISZ 3198：2003《无铅焊料试验方法第4部分：基于润湿平衡法及接触角法的润湿性试验方法》进行。具体的试验参数为：试件浸入深度为2mm，浸入速度为4mm/s，浸入时间为10s，试验温度260℃。焊点的抗拉强度以及抗剪强度按照日本工业标准JIS Z3198-6-2003，《无铅钎料试验方法-第六部分：QFP引脚焊点的45度角拉脱试验方法》以及《无铅钎料试验方法-第七部分：片式元件焊点的剪切试验方法》，试验和评估电阻焊点的剪切力和QFP引脚的拉伸力。采用紫铜片微搭接接头的形式，进行蠕变断裂寿命试验，在室温、12.5MPa载荷下进行，试验过程中记录起始及断裂时的时间。所有试验均重复10次取平均值。
[0043] 实施例一
[0044] 一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，按质量百分数配比，其成分为：0.07％Cu，1.5％Ni，0.001％Pr，0.03％Sr，0.01％Ga，0.001％Pb，余量为Sn。上述成分配比得到的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”固相线温度在220℃左右，液相线温度在227℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法试验钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为2.9mN，润湿时间为0.72s，润湿铺展效果优良。QFP焊点的拉伸力9.1N，片式电阻抗剪强度60N，焊点的抗蠕变疲劳寿命145h。
[0045] 实施例二
[0046] 一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，按质量百分数配比，其成分为：，2.5％Cu，0.01％Ni，0.05％Pr，0.05％Sr，0.05％Ga，0.05％Pb，余量为Sn。上述成分配比得到的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”固相线温度在217℃左右，液相线温度在225℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法测试钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为3.2mN，润湿时间为0.58s，润湿铺展效果优良。QFP焊点的拉伸力9.4N，片式电阻抗剪强度62N，焊点的抗蠕变疲劳寿命162h。
[0047] 实施例三
[0048] 一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，按质量百分数配比，其成分为：0.5％Cu，0.06％Ni，0.001％Pr，0.1％Sr，0.001％Ga，0.05％Pb，余量为Sn。上述成分配比得到的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”固相线温度在219℃左右，液相线温度在227℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法测试钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为3.4mN，润湿时间为0.69s，润湿铺展效果优良。QFP焊点的拉伸力9.3N，片式电阻抗剪强度57N，焊点的抗蠕变疲劳寿命147h。
[0049] 实施例四
[0050] 一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，按质量百分数配比，其成分为：1.0％Cu，0.8％Ni，0.35％Pr，0.001％Sr，0.1％Ga，0.1％Pb，余量为Sn。上述成分配比得到的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”固相线温度在221℃左右，液相线温度在227℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法测试钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为3.0mN，润湿时间为0.65s，润湿铺展效果优良。QFP焊点的拉伸力9.3N，片式电阻抗剪强度56N，焊点的抗蠕变疲劳寿命169h。
[0051] 实施例五
[0052] 一种含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料，按质量百分数配比，其成分为：0.5％Cu，0.01％Ni，0.5％Pr，0.07％Sr，0.03％Ga，0.05％Pb，余量为Sn。上述成分配比得到的“含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni无铅钎料”固相线温度在219℃左右，液相线温度在225℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法测试钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为2.9mN，润湿时间为0.74s，润湿铺展效果优良。QFP焊点的拉伸力8.9N，片式电阻抗剪强度58N，焊点的抗蠕变疲劳寿命168h。
[0053] 为了便于对比，本发明选取了未加入Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni钎料进行相关性能指标的测试。其成分(质量百分数)为：2.0％的Cu，0.5％的Ni，0.05％Pb，余量为Sn。试验测定出其固相线温度在224℃左右，液相线温度在228℃左右(考虑了试验误差)；润湿平衡法测试钎料在紫铜板上的润湿性能，最大润湿力为2.5mN，润湿时间为0.84s。QFP焊点的拉伸力7.8N，片式电阻抗剪强度47N，焊点的抗蠕变疲劳寿命140h。
[0054] 从实施例可以发现，含Pr、Sr和Ga的Sn-Cu-Ni钎料，其固相线温度在217℃左右，液相线温度在227℃左右(考虑了试验误差)。润湿平衡法测定的最大润湿力在2.9mN～3.2mN范围(均高于2.5mN)，润湿时间在0.58s～0.74s范围(均短于0.84s)。QFP焊点的拉伸力在8.9N～9.4N范围(均大于7.8N)，片式电阻抗剪强度在56N～60N范围(均大于47N)，焊点的抗蠕变疲劳寿命在145h～169N范围(均大于140h)。