[發明專利]超薄錫鉍系預成型焊環及其制備工藝

在審

• 申請號: 202210569903.6
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114850725A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 葉旭輝;龔俊文;陳子龍
• 申請（專利權）人: 雅拓萊焊接科技（惠州）有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40;B23K35/14;C22C1/03;C22C12/00;C22C13/02
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• 代理人: 暫無信息

本申請涉及電子焊接領域，具體公開了超薄錫鉍系預成型焊環及其制備工藝，超薄錫鉍系預成型焊環，按重量百分比，包括有以下組分：錫40～80%，銀0.05～3%，微量元素0.01～0.5%，余量為鉍；所述微量元素采用鎳、銅、銻、鑭、鈰中的一種或多種；超薄錫鉍系預成型焊環的制備工藝，包括融化：步驟a、將銀、微量元素與部分的錫融化并攪拌均勻，再倒出、冷卻獲得母合金；步驟b、將剩余的錫進行融化，邊攪拌邊加入鉍，再加入母合金，繼續攪拌得合金溶液；步驟c、將合金溶液倒入模具中，冷卻后獲得錫鉍系合金柱；擠壓；壓延為0.04～1.0mm的金屬帶。本申請具有細化晶粒、改善錫鉍系合金脆性的效果。

技術領域

本申請涉及電子焊接領域，更具體地說，它涉及超薄錫鉍系預成型焊環及其制備工藝。

背景技術

由于重金屬鉛在人體內易于積累，抑制蛋白質的正?；?，易侵害神經系統，造成精神錯亂，特別是對嬰幼兒的危害更大，會影響智商和正常發育。因此世界范圍內越來越多的國家立法禁止鉛的使用，隨著環境保護法規、要求的更新。電子軟釬焊焊料逐步向全面淘汰鉛元素，常用無鉛焊料包括純錫、錫銀系、錫銀銅系、錫銅系、錫銻系、錫銦系、錫鉍系。其中，錫鉍系因熔點溫度低，價格便宜，具有良好的物理性能，在汽車工業、航空航天、現代兵器、核工業等領域均有使用，特別適合保險絲、熔斷器等熱敏組件中。

在現有的使用工藝中，錫鉍系更多以錫條、錫線、錫膏等焊料形式。但軍工行業中的一些特殊焊接工藝需要厚度僅0.04-0.10mm的超薄的環狀焊料，而由于鉍金屬Bi在元素周期表中排在第Ⅴ主族的末位，具有脆性，普通的生產工藝無法將錫鉍系合金壓延到上述軍工行業需要的厚度。

發明內容

為了能夠將錫鉍系合金壓延到0.04-0.10mm并繞成環狀，本申請提供超薄錫鉍系預成型焊環及其制備工藝。

本申請提供的超薄錫鉍系預成型焊環及其制備工藝采用如下的技術方案：

第一方面，本申請提供超薄錫鉍系預成型焊環，采用如下的技術方案：

超薄錫鉍系預成型焊環，按重量百分比，包括有以下組分：錫40～80％，銀0.05～3％，微量元素0.01～0.5％，余量為鉍；所述微量元素采用鎳、銅、銻、鑭、鈰中的一種或多種。

實驗結果證明，通過采用上述技術方案，所制得的錫鉍系合金的晶粒細小、分子結構得到改善，且錫鉍系合金的脆化性能得到優化，因此，極大改善了錫鉍系合金在加工為預成型焊料的過程中容易斷裂、脆裂的現象，更容易制備出超薄(0.04～0.10mm)厚度的錫鉍系合金，能夠滿足軍工行業所需厚度的焊環。分析其原因在于，在錫鉍系合金中添加銀后，可以提高錫鉍系合金的機械強度和疲勞壽命；而添加微量元素能夠獲得改善錫鉍系合金的脆性的效果，其中，鎳、鑭、鈰能夠改變了錫鉍銀合金的分子結構，改善了錫鉍銀合金的晶體結構粗大的問題；而銻、銅主要通過增強合金的韌性，從而改善錫鉍系合金在加工成超薄的錫環的過程中發生斷裂、脆裂的現象，并且能夠獲得一定的改善晶格粗大的效果。

可選的，按重量百分比，包括有以下組分：錫42～64％，銀0.4～1％，微量元素0.05～0.15％，余量為鉍；所述微量元素采用鎳、銅、鈰中的一種或多種。

實驗結果顯示，當微量元素采用鎳、銅、鈰中的一種或多種，且各組分的添加量在上述范圍時，能夠在改善錫鉍系合金的脆性的同時提高加工的成品率，使得制備錫鉍系預成型焊環的過程中的加工穩定性較高，加工的成品率能夠接近95％，出現斷裂、裂痕的概率較低。

可選的，按重量百分比，超薄錫鉍系預成型焊環采用如下組合中的任意一種：

Sn(40～44)Ag(0.8～1.2)Ni(0.04～0.06)，余量為Bi；

Sn(40～44)Ag(0.3～0.5)Ni(0.04～0.06)Cu(0.08～0.12)，余量為Bi；

Sn(62～66)Ag(0.8～1.2)Ce(0.008～0.012)Cu(0.08～0.12)，余量為Bi。