[發(fā)明專利]一種無鉛焊料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710329209.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107009044B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 孫正明;凌晨;張培根;鄭偉;劉玉爽;張亞梅;田無邊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種無鉛焊料及其制備方法，該無鉛焊料包括無鉛焊料基體和增強相，且增強相占無鉛焊料基體質量的0.1％～1％；其中所述無鉛焊料基體為Sn?Ag?Cu合金、Sn?Sb合金、Sn?In合金、Sn?Cu合金或者Sn?Ag合金中的一種，所述的增強相為二維過渡金屬碳化物或碳氮化物(MXene)材料。該無鉛焊料制備方法如下：將MXene置于無水乙醇中，經超聲震蕩分散，之后按一定的比例與無鉛焊料基體混合均勻，壓制成坯體；最后，在惰性氣氛保護下燒結，制得一種比現(xiàn)有無鉛焊料具有更高力學、電學、熱學性能的新型焊料，該方法綠色環(huán)保，符合現(xiàn)代電子工業(yè)的發(fā)展趨勢。

技術領域

本發(fā)明涉及一種無鉛焊料及其制備方法，屬于材料制備領域。

背景技術

傳統(tǒng)錫鉛焊料因為具有優(yōu)良的焊接性能，在過去的工業(yè)生產中得到了廣泛應用。但鉛是一種有毒物質，對人體的健康造成了嚴重威脅。2006年，歐洲首先頒布了相關法令，嚴禁商業(yè)電子產品中鉛的使用，此后各國也紛紛出臺相應的政策。因此近年來無鉛焊料逐漸取代鉛錫焊料，獲得了廣泛應用。隨著科技的發(fā)展，電子電路集成度越來越改，焊點也相應的變得越來越小，對其力學、電學、熱學等方面的性能提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的無鉛焊料已不能滿足當前工業(yè)的需求，因此對新型無鉛焊料的開發(fā)和應用，變得十分緊迫。

目前市面上已有多種無鉛焊料，比較常見的有Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn等系列。但是直到目前，仍然沒有一款焊料能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的錫鉛焊料。在傳統(tǒng)無鉛焊料中，引入第二相增強相使其成為復合焊料，是一種增強焊料性能的可行性方法。

二維過渡金屬碳化物或碳氮化物，即MXene是一種類似石墨烯的新型二維結構材料，具有高比表面積、高電導率；目前，MXene已在儲能、吸附、增強等領域展現(xiàn)出巨大的潛力。本發(fā)明在傳統(tǒng)的無鉛焊料中，引入MXene作為第二相增強相，制備出MXene增強無鉛焊料。較傳統(tǒng)的無鉛焊料，MXene增強無鉛焊料的力學、熱學等方面性能顯著提升。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種無鉛焊料及其制備方法，該無鉛焊料引入MXene作為第二相，增強傳統(tǒng)無鉛焊料，得到一種比現(xiàn)有無鉛焊料具有更高力學、電學、熱學性能，更符合現(xiàn)代電子工業(yè)發(fā)展趨勢的復合釬焊料。

技術方案：本發(fā)明提供了一種無鉛焊料，該焊料包括無鉛焊料基體和增強相，且增強相占無鉛焊料基體質量的0.1％～1％；其中所述無鉛焊料基體為Sn-Ag-Cu合金、Sn-Sb合金、Sn-In合金、Sn-Cu合金或Sn-Ag合金中的一種，所述的增強相為MXene材料。

所述的Sn-Ag-Cu合金中，各元素的質量百分數(shù)如下：Sn為85％-98％，Ag為0.5％-5％，Cu為0.5％-10％；所述的Sn-Sb合金中，各元素的質量百分數(shù)如下：Sb為1％-5％，其余為Sn；所述的Sn-In合金中，各元素的質量百分數(shù)如下：In為0.1％-50％，其余為Sn；所述的Sn-Cu合金中，各元素的質量百分數(shù)如下：Cu為0.5％-3.5％，其余為Sn；所述的Sn-Ag合金中，各元素的質量百分數(shù)如下：Ag為1％-5％，其余為Sn。

本發(fā)明還提供了一種無鉛焊料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)、將MXene和無水乙醇混合后，超聲分散均勻，之后烘干得到微觀分散均勻的MXene材料，得到增強相；

2)、按比例將步驟1)得到的增強相加入到無鉛焊料基體中混合，得到均勻混合物；

3)、將步驟2)得到的均勻混合物放入模具中，壓模成型得到坯體；

4)、在保護氣氛下，將坯體在150℃-200℃燒結2～5h(建議給區(qū)間值)得到所述的無鉛焊料。

其中：