[發明專利]一種高抗蠕變性焊料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210632394.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115815869A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李志豪;林欽耀;杜昆;羅丹平;許四妹;趙錦業
• 申請（專利權）人: 廣州漢源新材料股份有限公司;廣州漢源微電子封裝材料有限公司
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 趙典

本發明公開一種高抗蠕變性焊料及其制備方法，該焊料由以下質量百分數含量的組分組成：Sb:4％?12％；Cu:0.1?1.24％；Ni：0.01％?0.2％和余量的Sn。結合添加微量元素Bi、Ge，使得本發明的焊料相對于Sn?5Sb焊料能有較高屈服強度，更長的蠕變壽命；并且該焊料不含貴金屬，成本較低，適于工業大規模生產，具有明顯的經濟效益；可廣泛應用于軌道交通、輸配電、電動汽車、新能源發電、高端工業裝備等領域，以達到其更高的可靠性要求，支撐系統裝置升級發展。本發明的一種高抗蠕變性焊料的制備方法，方法簡單，不需要特殊的處理過程，符合工業大規模生產。

技術領域

本發明屬于電子焊接材料技術領域，具體涉及一種高抗蠕變性焊料及其制備方法。

背景技術

隨著科技的發展，功率半導體模塊電流交互頻率越來越高，使得模塊整體溫度升高。在高溫服役狀態及高低溫轉換時，熱脹冷縮作用下不同熱膨脹系數材料疊加會產生內應力，受內應力以及高溫作用的影響，模塊焊接層會處于蠕變狀態，如果長期處于蠕變狀態焊點將會提早斷裂失效，導致功率模塊壽命的縮短。

現有的在中低壓IGBT模塊中襯板與基板之間，廠家普遍使用Sn95％-Sb5％焊料進行連接。IGBT節溫溫度大約在130℃左右，處于高溫及內應力作用下，所以Sn95％-Sb5％焊料的抗蠕變能力也就決定了IGBT模塊的整體壽命，而目前整個模塊使用過程中出現失效概率最大的地方也是襯板與基板之間的焊接層。

但是隨著5G時代的到來甚至未來的6G時代，新能源汽車特別是自動駕駛新能源汽車用IGBT模塊的使用條件將會更加苛刻。因此提高襯板與基板之間焊接層的抗蠕變性能意味著功率模塊更長的使用壽命，更低的事故率和更低的維修成本。因此，有必要提供一種抗蠕變性更強的能焊料。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的第一個目的在于提供一種高抗蠕變性焊料,該高抗蠕變性焊料可以顯著的延長焊層蠕變壽命，提高焊層的抗蠕變能力，增強焊接器件的使用壽命；并且該焊料不含貴金屬，成本較低，適于工業大規模生產，具有明顯的經濟效益。

本發明的第二個目的是為了提供一種高抗蠕變性焊料的制備方法。

實現本發明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到：

一種高抗蠕變性焊料，由以下質量百分數含量的組分組成：

Sb:4％-12％；Cu:0.1-1.24％；Ni：0.01％-0.2％和余量的Sn。

進一步的，高抗蠕變性焊料由以下質量百分數含量的組分組成：Sb:4％-6％；Cu:0.3-0.6％；Ni：0.03％-0.15％和余量的Sn。

進一步的，高抗蠕變性焊料還包括以下質量百分數含量的組分：

0.01％-3.0％的Bi或0.001％-0.05％的Ge中的一種或兩種。

進一步的，高抗蠕變性焊料還包括質量百分數含量為0.2％-0.5％的Bi或0.01％-0.05％的Ge中的一種或兩種。

進一步的，高抗蠕變性焊料包含質量百分數含量為0.1％以下的P、Ga、Zr中的至少一種。

進一步的，所述高抗蠕變性焊料的熔程為236.8-245.3℃；優選的，所述高抗蠕變性焊料的熔程為237.1-244.9℃。

進一步的，所述高抗蠕變性焊料的抗拉強度為57-60.4MPa。

進一步的，所述高抗蠕變性焊料的蠕變壽命為18.3-222.4h，優選的，所述高抗蠕變性焊料的蠕變壽命大于33.2h；優選的，所述高抗蠕變性焊料的蠕變壽命大于79.2h；優選的，所述高抗蠕變性焊料的蠕變壽命大于194.1h。

實現本發明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到：