[發明專利]一種強化無鉛釬料的制備方法

無效

• 申請號: 201010200515.8
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101914702A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 何鵬;馬鑫;安晶;陳勝;林鐵松;錢乙余
• 申請（專利權）人: 深圳市億鋮達工業有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C12/00
• 分類號: C22C12/00;C22C1/02;B22F9/04;B22F1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種無鉛釬料的制備方法。

背景技術

長期以來，Sn-37Pb共晶合金焊料，因具有成本低、力學性能好、導電性強、工藝性好以及可焊性等優點而被廣泛用于汽車業、電子工業等領域,已成為目前電子組裝行業中主要的軟釬焊材料。但是，Sn-Pb焊料中的Pb是危害人類健康和環境的有害物質之一。隨著綠色運動的興起，人們越來越重視鉛對人類和環境的影響。許多國家相繼提出有關法律，禁止鉛的使用，歐盟通過的電子電氣設備廢棄法令(WEEE)明確規定，自2006年7月1日起，電子電氣產品必須實現無鉛化。因此，電子工業中迫切需要研制新的無鉛焊料來代替傳統的Sn-Pb焊料。

?????Sn-58Bi共晶合金焊料的熔點（熔點139℃）低于傳統的Sn-37Pb焊料（熔點183℃），低熔點使其在分級封裝中的外層封裝和靠近對溫度敏感的材料釬焊中有很大優勢。由于Bi本身很脆,使得合金脆性大，延展性小。Bi在合金中易結晶形成粗大不規則的形狀，特別是在長期高溫工作時粗化更嚴重,導致合金塑性降低,甚至出現脆性破壞，從而嚴重影響焊接接頭性能，因此細化晶粒降低合金的脆性，改善Sn-Bi合金的綜合性能需要進一步研究。鑒于Sn-Bi合金的局限性,大多數研究人員通常采用添加第三元素減緩Bi的粗化，降低Bi的脆性，以改善合金性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有Sn-58Bi共晶合金焊料僅通過添加第三元素的途徑改善Bi元素的結晶粗化以提高焊料合金強度的問題，本發明提供了一種強化無鉛釬料的制備方法。

本發明一種強化無鉛釬料的制備方法是通過以下步驟實現的：一、按質量百分比稱取42%的Sn和58%的Bi；二、將井式電爐的模具清洗干凈后，再干燥，然后將步驟一稱取的Sn和Bi放入井式電爐的模具中，再加入覆蓋劑，然后設定熔煉參數為：加熱溫度為300~530℃，保溫時間為25~35min，進行熔煉，再隨爐冷卻得熔煉釬料，其中覆蓋劑由氯化鉀與氯化鋰以質量比1.3:1的比例混合，在熔煉過程中每5分鐘攪拌一次；三、將步驟二得到的熔煉釬料粉碎，然后分篩，得粒度細于1000目的熔煉釬料粉末；四、將步驟三得到的熔煉釬料粉末和助焊膏按8:2的質量比例混合并攪拌均勻，放入井式電爐中在165~185℃的條件下保溫60~80s后取出，空冷即得強化無鉛釬料。

本發明中Sn的質量純度為99.999%、Bi的質量純度為99.999%。本發明步驟三中對熔煉釬料的粉碎采用粉碎機即可實現。

現有無鉛釬料的熔煉通常是先加入高熔點物質，然后再加入低熔點物質。但Sn、Bi的熔點差別小，且防止較高元素在熔煉過程中由于量少易氧化的弊端，本發明中將Sn和Bi同時加入進行熔煉，同時以氯化鉀與氯化鋰形成的共晶鹽作為覆蓋劑，以最大限度的減少金屬的氧化和燒損。

本發明將步驟二得到的熔煉釬料（Sn-58Bi熔煉合金釬料）再粉碎細化后進行重熔，得到最終的強化無鉛釬料，即Sn-58Bi釬料。得到的強化無鉛釬料成分均勻，合金組織大幅度細化，改善了Bi粗化，降低Bi的脆性，使制備得到的強化無鉛釬料合金的抗彎強度達到165~171.3MPa，比本發明步驟二得到的Sn-58Bi的熔煉釬料合金的抗彎強度（151.9MPa）提高了8.6%~12.8%。而且釬料總燒損系數小于0.1％。

本發明并不通過添加第三元素減緩Bi的粗化，而是一種工藝簡單，操作方便的方法使Sn-58Bi合金的強度提高，達到改善合金性能的目的。本發明的方法可廣泛應用于Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Cu、Sn-Zn、Sn-Ag-Cu等二元、三元及多元Sn基釬料合金中，也可應用于其它合金如Cu基、Ni基、Ag基釬料中。

附圖說明

圖1是具體實施方式十六中步驟二得到的熔煉釬料的組織形貌圖；圖2是具體實施方式十六得到的強化無鉛釬料（Sn-58Bi釬料）的組織形貌圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。