[發(fā)明專利]一種含有MAX相的SnBi系無鉛釬料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210377453.0
• 申請(qǐng)日: 2022-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN114850731A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬東亮;王佳林;鄭欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K35/40
• 分類號(hào): B23K35/40;B23K35/26
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本發(fā)明公開一種含有MAX相的SnBi系無鉛釬料的制備方法，屬于無鉛釬料低溫焊接材料技術(shù)領(lǐng)域。此外，釬料合金中不含Pb元素，是一種環(huán)保釬料，適用于低溫軟釬焊領(lǐng)域。其中Ti₃AlC₂質(zhì)量百分比為0?1.0%，其余成分為質(zhì)量百分比為99?100%的SnBi二元共晶合金。本發(fā)明還公開了該無鉛釬料的制備方法。本發(fā)明的釬料合金為共晶組織，熔點(diǎn)低，微觀組織均勻，具有良好的潤濕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有MAX相鈦碳化鋁（Ti₃AlC₂）的SnBi系低溫?zé)o鉛釬料的制備方法，所述無鉛釬料適用于微納連接與電子封裝等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)材料之間機(jī)械連接、電氣導(dǎo)通以及信號(hào)傳遞等核心作用。

背景技術(shù)

釬料又稱焊料，是焊接時(shí)為了實(shí)現(xiàn)兩種材料或零件的結(jié)合，在其間隙內(nèi)或間隙旁所加的填充物。在我們生活中，小到一副藍(lán)牙耳機(jī)，大到客用飛機(jī)，其中的精密電子電氣設(shè)備均需要依賴釬料的連接實(shí)現(xiàn)其功能。因此，信息化社會(huì)的發(fā)展除了靠網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，也需要靠釬料實(shí)現(xiàn)互連。

SnBi系釬料與傳統(tǒng)的SnPb系釬料相比，無毒，且熔點(diǎn)較低（139℃），擴(kuò)散性能優(yōu)異，可以廣泛應(yīng)用于低溫軟釬焊領(lǐng)域。然而，由于釬料中Bi原子較多，容易聚集形成具有脆性的富Bi相。這種富Bi相的大規(guī)模生長可能導(dǎo)致釬料焊點(diǎn)力學(xué)性能的降低，進(jìn)而限制了SnBi系無鉛釬料的大規(guī)模使用。因此，為了提高Sn58Bi無鉛釬料的力學(xué)性能，擴(kuò)大釬料的使用范圍，可嘗試采用合金化、顆粒強(qiáng)化以及納米化等方法制備出具有優(yōu)異性能的復(fù)合型釬料。常見增強(qiáng)相的摻雜類型包括反應(yīng)型、非反應(yīng)型以及復(fù)合型3種。其中，反應(yīng)型的增強(qiáng)相留存率較高，卻易與釬料基體發(fā)生反應(yīng)，使晶粒粗化，具有代表性的有金屬單質(zhì)（Ag、Cu、Ni、Cr、Mn等）、金屬間化合物（Cu₆Sn₅等）等；非反應(yīng)型的增強(qiáng)相雖不與釬料基體發(fā)生反應(yīng)，但留存率較低，具有代表性的有氧化物（Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃、ZnO等）、碳化物（TiC、SiC等）、碳納米材料（MWCNTs、GNSs等）和非金屬單質(zhì)（金剛石、Si等）等；復(fù)合型的增強(qiáng)相則留存率高、分散性好，但制備困難、成本偏高，具有代表性的有金屬與非金屬的復(fù)合物（包括鍍鎳CNTs、鍍銀GNs、銀飾CNTs等）等。

本發(fā)明通過向Sn58Bi二元共晶釬料合金中摻入非反應(yīng)型增強(qiáng)相Ti₃AlC₂，來嘗試改善電子產(chǎn)品中無鉛釬料焊點(diǎn)在復(fù)雜服役環(huán)境下存在的部分問題。其一，通過細(xì)化復(fù)合釬料合金的晶粒提升Sn58Bi釬料合金的強(qiáng)度、塑性和韌性；其二，摻雜相的加入不會(huì)明顯改變Sn58Bi釬料合金的熔點(diǎn)，復(fù)合釬料仍適用于低溫焊接領(lǐng)域；其三，改善Sn58Bi釬料合金的潤濕性能；其四，復(fù)合釬料的成功制備也解決了非反應(yīng)型釬料增強(qiáng)相摻雜難、留存率低的問題。通過對(duì)Sn58Bi-xTi₃AlC₂復(fù)合釬料的制備及其力學(xué)性能的研究，可為電子產(chǎn)品可靠性的進(jìn)一步提升奠定一定理論基礎(chǔ)。