[發(fā)明專利]一種低殘留低腐蝕的鋁軟釬焊錫膏及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104625483A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設計）人: 張新平;周敏波;丘富順;張浪;馬驍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K35/363
• 分類號: B23K35/363;B23K35/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥;江間開

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于鋁低溫軟釬焊的材料，特別是涉及一種用于鋁的低溫軟釬焊且焊后低殘留、低腐蝕的錫膏及其制備方法，該錫膏適用于LED照明行業(yè)板級封裝中芯片組件與鋁制散熱基座的直接表面貼裝釬焊連接，也可以用于電子電器與家電行業(yè)中鋁制品和結構及鋁制散熱器或熱交換設備的低溫軟釬焊。

技術背景

由于銅的成本較高且銅價受市場波動影響較大，鋁在電子制造行業(yè)中的應用越來越受到關注。鋁不僅具有良好的導電和導熱性能，并且具有合適的強度、較好的耐蝕性及較低的成本。但鋁表面有一層致密而牢固的氧化膜，使低溫軟釬焊難以順利進行。目前電子電器和照明燈具等行業(yè)中相當大部分的鋁器件或結構采用擠壓或螺紋連接，不僅效率低，而且連接可靠性不高，對產品性能和使用壽命有顯著影響。如果采用釬焊這種低溫焊接方式實現(xiàn)電子電器和照明燈具等產品中鋁制構件或部件的牢固而持久可靠的連接，則可顯著提高產品的性能并延長其使用壽命。因此解決鋁的低溫軟釬焊問題具有重要的工程應用意義。

采用錫膏實現(xiàn)鋁制精密器件或結構的高效率軟釬焊是一種具有很好生產應用價值的方法。該方法中錫膏作為一種極為關鍵的連接材料，其性能的好壞直接決定產品焊接質量和使用性能的優(yōu)劣。錫膏是由助焊劑和釬料合金粉末組合而成的膏狀混合物。采用錫膏進行鋁軟釬焊工藝中的第一步是利用錫膏助焊劑中的強活性物質有效地去除鋁表面致密而牢固的氧化膜，然后錫膏中的錫釬料合金粉末熔化并潤濕待焊表面同時與之發(fā)生冶金反應而實現(xiàn)連接。然而錫膏助焊劑中的強活性物質在與釬料合金粉末長期混合接觸時易腐蝕金屬顆粒表面，不僅降低了助焊劑的活性，而且引起錫膏發(fā)干等問題而影響其印刷性能；此外，錫膏助焊劑中的強活性物質若在焊后殘留于焊點內及其周圍，容易造成焊點的強烈腐蝕，可顯著降低焊點服役壽命。

錫膏設計和制備時并不是簡單地將釬料合金粉末與助焊劑進行混合。錫膏質量的好壞與成分配比和制備工藝密切相關，而且助焊劑和釬料合金粉末之間的相互作用和匹配性也會影響錫膏的印刷和儲存性能。目前關于鋁軟釬焊的研究主要集中于助焊劑和釬料合金粉末，而對于鋁軟釬焊用錫膏的研究卻很少。

公開號為CN101462208，名稱為“鋁釬焊用焊膏組成物”的中國發(fā)明專利申請公開了由質量百分比如下的物質組成：金屬粉末45～60％、氟化物類焊劑5～35％、甲基丙烯酸脂類聚合物1～10％和有機溶劑10～40％。公開號為CN102764938A，名稱為“一種鋁釬焊膏”的中國發(fā)明專利申請公開了由質量百分比如下的物質組成：鋁基釬料合金粉末50～65％、氟鋁酸鹽釬劑10～25％、增粘劑3～10％、2～10增稠劑2～10％、有機溶劑10～30％、穩(wěn)定劑0.05～0.50％。但上述兩種現(xiàn)有技術的焊料膏均是適用于溫度高于450℃的硬釬焊，不適用于軟釬焊，尤其是不能用于溫度低于300℃時的釬焊(即低溫釬焊)。

公開號為CN103317260A，名稱為“一種用于鋁及鋁合金軟釬焊用的焊膏及其制備方法”的中國發(fā)明專利申請公開了由質量百分比如下的物質組成：釬料合金粉末80～90％和助焊劑10～20％；其中助焊劑質量百分比組成為：重金屬氟化物活性劑5～15％、多羥基胺的氫氟酸鹽65～75％、乙二醇10～25％。該焊錫膏具有較強活性，能夠獲得具有較強結合力的焊點。但是該焊錫膏焊接時產生大量氣泡和刺激性氣體，焊后殘留物多，容易對焊點造成腐蝕而影響服役壽命。并且該焊錫膏比較容易發(fā)干而影響印刷性能。

公開號為CN102922162A，名稱為“一種焊鋁錫膏及其制備方法”的中國發(fā)明專利申請公開了由質量百分比如下的物質組成：助焊劑5～30％和錫粉70～95％；其中助焊劑質量百分比組成為：氟化羥胺80％、金屬活性鹽15％、活性劑2％、緩蝕劑3％。但其專利文獻的實施例中所提的“錫粉”過于籠統(tǒng)，未說明“錫粉”是“純錫粉”還是“錫合金粉”，在實施方面存在明顯的不確定性；而且這種錫膏亦存在焊后殘留量較多、焊點腐蝕較嚴重的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提出一種低殘留低腐蝕的鋁軟釬焊錫膏及其制備方法，制得的錫膏具有鋪展性好、焊后殘留少和腐蝕性低的特點，鋁軟釬焊錫膏于265℃溫度焊接時在鋁基板上鋪展后的殘留率均低于48％，焊點耐腐蝕壽命大于20天。

本發(fā)明目的通過如下技術方案實現(xiàn)：

一種低殘留低腐蝕的鋁軟釬焊錫膏，以重量百分比計算，原料組成為：

所述錫基釬料合金粉末為SnAgCu合金、SnBi合金和SnPb合金中的一種；

所述金屬鹽成膜劑為錫化合物和鋅化合物中的一種或者多種；