[發明專利]一種低熔點錫鉍焊料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010301331.0
• 申請日: 2010-02-08
• 公開（公告）號: CN101844280A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 程柏淞
• 申請（專利權）人: 岳陽金正電子材料有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 岳陽市大正專利事務所 43103
• 代理人: 皮維華

技術領域

本發明涉及電子焊接領域中的低溫無鉛焊料，特別是涉及一種錫鉍焊料及其制備方法。

背景技術

長期以來，錫鉛共晶合金焊料，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。但是，由于鉛及其化合物是有毒物質，它損害人類健康、污染環境。隨著人類環保意識的增強，世界各國已相繼出臺了一系列法令和法規來防治電子產品所帶來的生態問題，限制鉛在電子產品中的使用。我國于2006年2月也頒布了相應的《電子信息產品污染控制管理辦法》，規定2007年3月1日起開始實施。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。目前已開發出的無鉛焊料主要Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Zn，Sn-Sb，Sn-In，Sn-Bi等主要系列的無鉛焊料，但其性能特性差強人意，以其典型代表為例：Sn-3.5Ag焊料熔點和成本均高，Sn-0.7Cu焊料熔點高，Sn-9Zn焊料潤濕性差、易氧化，Sn-51In焊料耐熱性差、成本高，Sn-58Bi焊料耐熱性差，Sn-5Pb焊料熔點高。它們不是熔點高就是成本高或是物理性能差，始終沒有一種焊料熔點又低而焊點強度又較高且成本又較低的焊料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熔點低、焊點強度高且成本低的錫鉍焊料及其制備方法。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種低熔點錫鉍焊料，其特征在于：為Sn、Bi、Ag三元亞共晶合金焊料，焊料合金中各化學成分的重量百分比為：Sn為44～58wt％，Bi為42～56wt％，Ag為0.25～1wt％。

所述低熔點錫鉍焊料的制備方法為：先按比例稱取上述物料，再將Sn、Bi充分熔化后，再加入Ag充分熔化并攪拌均勻；然后注入模具并快速冷卻，即得成品。

眾所周知，雖然Sn-Bi共晶合金焊料的熔點低于傳統的Sn-37Pb焊料的熔點，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。但由于錫鉍合金中的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。為了改善Sn-Bi合金的綜合性能，本發明在Sn-Bi合金中加入微量的熔點較高的Ag后，通過微量Ag抑制鉍的偏析及抑制粗大片狀晶體鉍的形成，合金組織中形成針狀或顆粒狀金屬間化合物Ag₃Sn，它能細化晶粒降低合金的脆性，提高錫鉍焊料的固溶度，從而提高焊料的力學性能，使其抗剪強度大大提高，使其焊接性能和力學性能到達或優于傳統的錫鉛共晶焊料，同時其熔點控制在140℃168℃范圍內。

本發明錫鉍焊料抗拉強度為7588Mpa，熔點范圍控制在140℃168℃內、具有熔點低、焊點強度高且成本低的優點。

具體實施方式

下面根據具體實施例對本發明作進一步說明：

實例1：

將純度為99.9％以上的Sn58g、純度為99.9％以上的Bi42g在保護氣體氣氛或真空狀態下充分熔化后，加入0.25g的Ag充分熔化并攪拌均勻；然后注入模具并快速冷卻，取錠入庫存放。產品熔點為168℃，抗拉強度為88MPa。

實例2：

將純度為99.9％以上的Sn52g、純度為99.9％以上的Bi48g在保護氣體氣氛或真空狀態下充分熔化后，加入0.5g的Ag充分熔化并攪拌均勻；然后注入模具并快速冷卻，取錠入庫存放。產品熔點為153℃，抗拉強度為80MPa。

實例3：

將純度為99.9％以上的Sn44g、純度為99.9％以上的Bi56g在保護氣體氣氛或真空狀態下充分熔化后，加入1g的Ag充分熔化并攪拌均勻；然后注入模具并快速冷卻，取錠入庫存放。產品熔點為140℃，抗拉強度為75MPa。