[發明專利]一種光伏用錫合金焊料、制備方法及用途

在審

• 申請號: 201410576569.2
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104400248A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 古列東;白海龍;劉寶權;張劍林;呂金梅;秦俊虎;趙玲彥;汪洋;黃迎紅
• 申請（專利權）人: 云南錫業錫材有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 趙云

技術領域

本發明屬于光伏焊帶焊接及電子行業軟釬焊料領域，尤其適用于光伏銅帶、導線及聯接材料熱鍍錫、波峰焊、熱風整平、回流焊、點焊等焊接工藝。

背景技術

目前用于光伏焊帶表面鍍層的材料，通常使用的焊料為傳統的錫鉛焊料，如Sn60PbA、Sn63PbA、Sn62PbAg2等，而未針對光伏行業互聯焊接的銅帶、導線等熱鍍錫、焊接做優化的設計及開發。光伏用的太陽能發電、集熱板等產品使用環境通常處于晝夜溫差較大、干燥或潮濕的環境較為惡劣的條件下使用，這就要求焊帶本身能承受一定的冷熱膨脹的影響，具有較好的韌性和抵抗環境變形、開裂及冷縮的能力。

進入21世紀，能源與環境問題成為人類首要解決的問題，太陽能光伏發電、集熱裝置，給普通的億萬家庭帶來了環境友好、清潔的能源，這也帶動了光伏行業焊接材料的進一步發展，從單純使用傳統的錫鉛焊料到使用性能更加優越，成本相近或更低的替代焊料，將對光伏產品的可靠性、穩定性及綜合質量提供必要的保障。

發明內容

本發明的目的是提供一種比傳統錫鉛焊料性能更優、可靠性更好、使用成本更低的新型光伏用錫焊料，產品具有較好的可焊性、抗氧化性及優越的物理性能，有害雜質的濃度低。

實現本發明目的所采取的技術方案是：Sn系或錫鉛系合金物料中，添加有焊料總重量0.2～10%的鉍，?0.1～5%的銻，0.1～?3.5%的銀。

該焊料中還包括焊料總重量0.005～0.2%的P；0.005～0.2%的Ge；0.005～0.2%的Ga；0.005～0.3%的Si；0.005～0.3%的稀土La、Ce或兩者的混合;0.005～0.3%的Ca；0.005～0.3%的Mg；0.005～0.05%的Ni。

該所述光伏用錫合金焊料的制備方法為：預先在真空中頻爐中熔化Sn系或錫鉛系合金物料，再按比例配制入其他物料，在爐中進行脫氣-除雜-攪拌-調質處理，靜置20～40分鐘，再在電磁爐或中頻爐中配制成最終焊料合金。

在上述的制備方法中，加入配制焊料的所有原料后，應加入總重0.1～2%的活性炭吸附脫雜，攪拌30～40分鐘，再在真空中頻爐中配制，真空脫氣的真空度為-0.1～0.2MPa，溫度穩定在260～300℃；在電磁爐或中頻爐中配制完成后用冷卻的鑄模澆鑄成0.5～5kg不同規格的焊料合金。

該制備方法制得的合金可通過壓力加工塑性成型為桿、棒、條、絲、粉、膏材料。

上述光伏用錫合金焊料可用于光伏銅帶材熱浸鍍，波峰焊、點焊及自動焊接及SMT表面印刷的錫膏狀材料。

本發明所述光伏用焊料用于光伏行業焊接中具有以下優點。

①與普通的焊料相比，其可焊性更優，用可焊性測試儀或潤濕天平進行測試，其潤濕時間小于0.6秒，在0.4～0.6秒之間；

②熔銅率更低，在光伏銅帶熱鍍錫使用中，其銅升高速度比普通焊料如Sn60PbA相比，每8小時升高為約為0.001%，使用一周內無須進行除銅；

③使用此焊料進行光伏鍍錫時，進行約1000小時的老化試驗，鍍錫表面不會產生開裂，進行72小時老化及鹽霧試驗，無明顯變色現象；

④使用此焊料的光伏銅帶，其抗拉強度比傳統普通焊料提升10%以上，延伸率比普通焊料高2～5%；

⑤使用成本更低，產渣率更低，其8小時產生渣率約為0.2%，遠低于普通焊料的2%以上的產渣率。

具體實施方式

實施例1：在真空中頻爐爐中將錫（Sn99.90）熔化后，加入?元素P(赤磷)，表面加入草木灰或活性炭覆蓋，溫度升高到500～700℃，在中頻爐磁場的作用下攪拌30～50分鐘，靜置10～20分鐘，配制出1%的錫磷合金。按照此法，同樣配制出3%的錫鍺及其他中間合金，將需要配制的錫熔化至260℃，依次加入Pb、Bi、Sb等，升溫到280～320℃，配制出Bi：1.0%，Sb:0.2%的錫鉛鉍銻Sn60Pb40BiSb和合金，在熔爐中加入配料總量約0.2%活性碳，0.1%ZnCl或0.1%NaOH進行工藝脫氣、脫雜處理，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1～2kg進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%?。

實施例2：如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出Sn62PbAg2的錫銀銅合金，加入Bi:0.8%，Sb:0.4%，完成后再一次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1～2kg進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。