[發明專利]一種錫鉍系藥芯焊絲及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 201710948066.7
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107552998A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 崔鋒;蘇向陽;劉金輝;崔華波;吳宗升
• 申請（專利權）人: 廣州精準機械有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/363;B23K35/40
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司11508
• 代理人: 洪敏

技術領域

本發明涉及一種藥芯焊絲，更具體的說，它涉及一種錫鉍系藥芯焊絲及其制備方法、應用。

背景技術

電子行業封裝工藝，傳統的焊接絲材為錫鉛合金，Sn63Pb37的熔點為183℃，因為無鉛化的要求，目前正在逐年減少使用。

無鉛封裝，目前主要是錫銀銅系和錫銅系二種合金，熔點比錫鉛高出30～60℃,封裝溫度更加高達280℃，不斷升高的組裝溫度會影響電子元器件的可靠性，而且能耗大量增加，也不符合環保要求。由于最新的芯片封裝，高溫會產生翹曲，所以只能發展低溫焊料。

低溫的合金焊接絲材以錫鉍系合金為主，熔點為139℃，在較寬的溫度范圍內與錫鉛合金的彈性模量相當，抗拉強度和抗蠕變性能介于錫鉛和錫銀銅之間。因此，錫鉍系合金焊接絲材是一種最有前途的替代焊料。

但是，由于鉍的高脆性使得錫鉍合金變形抗力大，延展率低，擠壓焊合性差，極易斷裂。因此市場上一直只能生產實芯焊接絲材。藥芯絲材一直沒法生產，導致焊接效果不佳，無法實現自動焊接。

發明內容

本發明的目的一在于提供一種錫鉍系藥芯焊絲，其在低溫錫鉍系焊料中引入藥芯焊料，產品晶粒細小，成分均勻，不偏析，焊接性能優異，同時，塑性和強度均比實芯錫鉍焊絲有較大的提高，可以順利導入電子封裝自動焊接，為低溫錫鉍焊料大規模進入市場提供了必要條件。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種錫鉍系藥芯焊絲，其包括由松香基助焊劑形成的芯柱以及由包含40～50wt％的錫和50～ 60wt％的鉍構成且覆蓋所述芯柱的焊料層；所述松香基助焊劑用量是錫和鉍總用量的1～ 5wt％。

本發明較優選地：所述錫鉍系藥芯焊絲包括由松香基助焊劑形成的芯柱以及由包含 40～45wt％的錫和55～60wt％的鉍構成且覆蓋所述芯柱的焊料層；所述松香基助焊劑用量是錫和鉍總用量的1～3wt％。

本發明較優選地：所述錫鉍系藥芯焊絲包括由松香基助焊劑形成的芯柱以及由包含42wt％的錫和58wt％的鉍構成且覆蓋所述芯柱的焊料層；所述松香基助焊劑用量是錫和鉍總用量的2wt％。

本發明較優選地：所述錫的純度不小于99.95％，所述鉍的純度不小于99.95％。

本發明的目的二在于提供一種錫鉍系藥芯焊絲的制備方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種錫鉍系藥芯焊絲的制備方法，包括如下步驟：

S1：將錫和鉍制成Sn-Bi合金擠壓棒；

S2：將Sn-Bi合金擠壓棒預熱至95～110℃，并保溫1小時；然后將95～110℃的Sn-Bi合金擠壓棒放入擠壓機中，將松香基助焊劑放入松香罐中，進行擠壓，得藥芯錫鉍焊線；

S3：將藥芯錫鉍焊線進行拉絲處理，得錫鉍系藥芯焊絲。

本發明較優選地：步驟S1中的Sn-Bi合金擠壓棒采用下述方法制備：

P1：將錫放入電爐，升溫至420～440℃；然后將鉍放入電爐，升溫至490～510℃，在115～ 135rpm攪拌速率條件下攪拌50～70分鐘；

P2：降溫至390～410℃，在290～310rpm攪拌速率條件下攪拌40～60分鐘；

P3：降溫至145～165℃，在40～60rpm攪拌速率條件在攪拌7～10分鐘；

P4：將步驟P3中的物料放入真空泵中，在真空度為-0.8～-0.2Pa的條件下，攪拌8～15分鐘，攪拌速率為340～360rpm；

P5：將步驟P4中的物料放入垂直連鑄機中，在頻率為20～25KHz、功率為750～900W條件下進行超聲，超聲完畢后，在1.5～2mm/s的鑄棒速度條件下進行鑄棒，得Sn-Bi合金擠壓棒。

本發明較優選地：步驟S1中所述的Sn-Bi合金擠壓棒的直徑為90mm，長為220mm。

本發明較優選地：步驟S2中的擠壓速度為0.8～1mm/s，藥芯錫鉍焊線的直徑為6mm。

本發明較優選地：步驟S3中的拉絲處理為在80～90℃的溫度條件下，步驟S2中的藥芯錫鉍焊線順次經過轉速為30～35rpm的拉絲機、80～85rpm的拉絲機和105～110rpm的拉絲機；所述錫鉍系藥芯焊絲的直徑為0.8mm。

本發明的目的三在于提供一種錫鉍系藥芯焊絲在電子封裝中的應用。