[發明專利]一種低熔點高可靠性無鉛焊料的制備方法

無效

• 申請號: 201310100678.2
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103170766A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 陳旭;李冠洪;周健;薛烽
• 申請（專利權）人: 江蘇盛之祥電子科技有限公司
• 主分類號: B23K35/40
• 分類號: B23K35/40;B23K35/24
• 代理公司: 張家港市高松專利事務所(普通合伙) 32209
• 代理人: 孫高

技術領域

本發明涉及到軟釬焊及表面封裝材料技術領域，特別是指一種低熔點高可靠性無鉛焊料的制備方法。

背景技術

由于鉛對人體和環境具有的巨大危害性，Sn-Pb(錫-鉛)焊料已逐步被無鉛焊料所取代。在眾多無鉛焊料體系中Sn-Bi(錫-鉍)基焊料由于其熔點(138℃)較低、蠕變特性好，特別適用于芯片等電子器件的低溫焊接。但是Sn-Bi(錫-鉍)基焊料的潤濕性、抗拉強度、延伸率等性能都存在一定缺陷。

中國專利CN201010301331.0公開了一種低熔點Sn-Bi(錫-鉍)焊料及其制備方法，獲得熔點低，焊點強度高且成本低的Sn(錫)、Bi(鉍)、Ag(銀)三元亞共晶合金焊料。

中國專利CN200710121380.4公開了一種錫鉍銅系無鉛焊料及其制備方法，通過添加微量元素Zn(鋅)等抑制Bi(鉍)元素的凝固偏析，具有焊點組織均勻細小，界面金屬間化合物穩定性提高等優點。

中國專利CN201110414876.7公開了一種脆性錫鉍系合金制備高塑性焊接絲材的方法，將錫鉍合金鑄錠制成等徑轉角擠壓坯錠并進行預熱和保溫，再通過等徑轉角擠壓模具進行等溫擠壓和拉拔加工制備錫鉍絲材。可將難變形加工的高脆性錫鉍系合金制備成直徑1.5mm以下的連續絲材。

中國專利CN99124681.0公開了一種活性釬焊料及其制備方法，通過粉末冶金的方法制備了Ag-Cu-Ti(銀-銅-鈦)活性活性釬焊料，工藝簡單，適用于金剛石與金屬，陶瓷與合金鋼的焊接。

綜上所述，在無鉛焊料領域，提高Sn-Bi(錫-鉍)系合金加工性能，目前的研究中主要靠合金化和微合金化來改善Sn-Bi(錫-鉍)基焊料的性能，但往往改善效果有限，很難大幅度提高合金的加工性能，以粉末冶金方式制備無鉛焊料也有報道，但往往用于高溫合金，并不一定適用于低溫焊料合金。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種工藝簡單且經濟高效的低熔點高可靠性無鉛焊料的制備方法，使得Sn-Bi基焊料的性能明顯改善。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：一種低熔點高可靠性無鉛焊料的制備方法，包括如下步驟：

a、將Bi粉和Sn粉充分混合均勻，其中Bi粉的質量百分比為38～58％；

b、將混合均勻的Bi粉和Sn粉在300～400Mpa下壓制成坯料；

c、在一定擠壓溫度下通過擠壓機對所得坯料進行擠壓；

d、擠壓后的坯料經過退火后獲得一種低熔點高可靠性無鉛焊料。

作為一種優選方案，所述步驟c中的擠壓溫度控制在170℃～190℃。

作為一種優選方案，所述步驟c中擠壓機的壓力控制在150～200Mpa。

作為一種優選方案，所述步驟c中擠壓機的擠壓比不高于20∶1。

作為一種優選方案，所述步驟d中的退火溫度為80℃～100℃。

作為一種優選方案，所述步驟d中的退火時間4～8小時。

作為一種優選方案，所述Bi粉和Sn粉的顆粒粒徑均為1～5um。

本發明的有益效果是：上述制備方法，采用類似粉末冶金的方法，將Sn粉和Bi粉均勻混合壓制，不采用燒結方法，而通過提高擠壓溫度，降低擠壓速度，讓預成型件在擠壓模內高溫高壓環境下完成合金粉末的融合，不僅工藝簡單，也更經濟高效。同時，由于合金焊料通過粉末融合，并通過高變形擠壓，獲得細小的球化Bi相組織，克服了成分偏析，部分晶粒粗大等問題，塑性變形性能得到明顯改善，可靠性高，后期可直接加工成絲材，不易斷絲。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明所述的一種低熔點高可靠性無鉛焊料的制備方法作進一步的詳細描述。

實施例1：

將顆粒粒徑為1～5um的Bi粉和Sn粉充分混合均勻，其中Bi粉的質量百分比為38％，在300Mpa下壓制成坯料，將所得坯料通過擠壓機一定溫度緩慢擠壓，擠壓溫度控制在190℃，壓力控制在150Mpa，擠壓比為20∶1。擠壓后的坯料經過100℃退火4小時后獲得焊料。

實施例2：

將顆粒粒徑為1～5um的Bi粉和Sn粉充分混合均勻，其中Bi粉的質量百分比為48％，在350Mpa下壓制成坯料，將所得坯料通過擠壓機一定溫度緩慢擠壓，擠壓溫度控制在180℃，壓力控制在175Mpa，擠壓比為18∶1。擠壓后的坯料經過90℃退火6小時后獲得焊料。

實施例3：