[發明專利]一種錫鉍釬料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110029385.4
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112756843B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 唐衛崗;胡嶺;黃世盛;王思鴻;孫軍剛;房敏
• 申請（專利權）人: 杭州華光焊接新材料股份有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 陳農

本申請涉及一種錫鉍釬料及其制備方法，錫鉍釬料是由鍍銅納米錫鉍粉與粒徑50?500nm的納米銅粉混合而成，所述錫鉍釬料各組分的重量百分比分別為：0.1?30%的納米銅粉，70?99.9%的鍍銅納米錫鉍粉，納米錫鉍粉是指納米錫與納米鉍的混合粉體和/或納米錫鉍合金粉，所述鍍銅納米錫鉍粉是指鍍銅納米錫與鍍銅納米鉍的混合粉體和/或鍍銅納米錫鉍合金粉。納米錫鉍粉中錫占比40%?90%,納米錫鉍粉中鉍占比10%?60%。所述鍍銅納米錫鉍粉的鍍銅層厚度為1?20nm，鍍銅層厚度與納米錫鉍粉粒徑比例為1：5?1：10之間。本申請不易形成鉍偏聚、組織粗大等缺陷，接頭組織更加均勻，不會形成連續的硬脆相，具有更高的接頭強度、韌性；2、同其他錫鉍釬料相比，有利于形成更加致密、氣孔率低的釬焊接頭，保證器件的密封性。

技術領域

本申請涉及一種錫鉍釬料及其制備方法，主要適用于電子封裝焊接。

背景技術

錫鉍釬料，通常是指以錫鉍為基體，添加少量Ag、Cu、Ni等其他元素的無鉛錫釬料，其最大特征就是熔化溫度低至139℃，S-Bi58Sn42共晶釬料適合于大多數耐熱性差的片式元件的組裝，降低對電子器件及印刷板耐熱性的過高要求。錫鉍釬料本身強度尚可，但鉍本身硬脆，其伸長率較低，，一旦發生塑性變形易脆斷。其次，錫鉍釬料在凝固過程易結晶形成粗大不規則組織，且組織粗大程度較大，嚴重影響釬焊接頭強度脆性增加。最后，在使用錫鉍焊粉時，易產生鉍的偏聚，在釬焊接頭內部產生氣孔，影響焊件氣密性。

因此，開發一種能提升錫鉍釬料釬焊接頭的強度和韌性的低熔點釬料十分必要。

在目前的研究中，一些學者采用添加納米顆粒的方式與錫鉍合金混合形成多元合金或復合釬料，以此來細化組織，增強接頭強度。例如，在錫鉍釬料中引入SiC、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃、ZnO₂、Cu₆Sn₅等納米顆粒，在細化接頭組織同時形成彌散強化作用，以此提高釬焊接頭強度；也有人采用在釬料中添加稀土或稀土氧化物的方式，促進凝固形核，細化晶粒，提高接頭性能，但并沒有改善接頭氣孔的問題，且引入的第二相易引起晶間腐蝕、開裂的問題。另外，在現有公開的中國專利申請文件中，有人提出一種采用納米纖維導電聚合物包覆金屬層與納米錫、納米鉍粉混合燒結的一種復合材料，具有較好導電性能和強度，但無法保證氣密性的問題。

發明內容

本申請解決的技術問題是克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種用于電子封裝領域，且熔點低、流動性好、強度高、氣孔少的高性能錫鉍釬料及其制備方法。

本申請解決上述技術問題所采用的技術方案包括：一種錫鉍釬料，其特征是由鍍銅納米錫與鍍銅納米鉍的混合粉體和/或鍍銅納米錫鉍合金粉與粒徑50-500nm的納米銅粉混合而成，所述錫鉍釬料各組分的重量百分比分別為：0.1-30%的納米銅粉，70-99.9%的鍍銅納米錫鉍粉，本申請所述納米錫鉍粉是指納米錫與納米鉍的混合粉體和/或納米錫鉍合金粉，所述鍍銅納米錫鉍粉是指鍍銅納米錫與鍍銅納米鉍的混合粉體和/或鍍銅納米錫鉍合金粉。

本申請所述各組分的重量百分比分別為：5-10%的納米銅粉，90-95%的鍍銅納米錫鉍粉。

本申請所述納米銅粉的基材為無氧銅或紫銅。

所述鍍銅納米錫鉍粉粒徑在10-100nm之間。

本申請納米錫鉍粉中錫占比40%-90%,納米錫鉍粉中鉍占比10%-60%。

本申請所述鍍銅納米錫鉍粉的鍍銅層厚度為1-20nm，鍍銅層厚度與納米錫鉍粉粒徑比例為1：5-1：10之間。

本申請解決上述技術問題所采用的技術方案還包括：上述錫鉍釬料的制備方法，其特征在于采用納米電鍍或化學鍍的方法，將納米錫鉍粉表面鍍上一層銅層，最后按一定比例與納米銅粉均勻混合，制成釬焊粉末。