[发明专利]一种光伏用锡合金焊料、制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于光伏焊带焊接及电子行业软钎焊料领域，尤其适用于光伏铜带、导线及联接材料热镀锡、波峰焊、热风整平、回流焊、点焊等焊接工艺。

背景技术

目前用于光伏焊带表面镀层的材料，通常使用的焊料为传统的锡铅焊料，如Sn60PbA、Sn63PbA、Sn62PbAg2等，而未针对光伏行业互联焊接的铜带、导线等热镀锡、焊接做优化的设计及开发。光伏用的太阳能发电、集热板等产品使用环境通常处于昼夜温差较大、干燥或潮湿的环境较为恶劣的条件下使用，这就要求焊带本身能承受一定的冷热膨胀的影响，具有较好的韧性和抵抗环境变形、开裂及冷缩的能力。

进入21世纪，能源与环境问题成为人类首要解决的问题，太阳能光伏发电、集热装置，给普通的亿万家庭带来了环境友好、清洁的能源，这也带动了光伏行业焊接材料的进一步发展，从单纯使用传统的锡铅焊料到使用性能更加优越，成本相近或更低的替代焊料，将对光伏产品的可靠性、稳定性及综合质量提供必要的保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种比传统锡铅焊料性能更优、可靠性更好、使用成本更低的新型光伏用锡焊料，产品具有较好的可焊性、抗氧化性及优越的物理性能，有害杂质的浓度低。

实现本发明目的所采取的技术方案是：Sn系或锡铅系合金物料中，添加有焊料总重量0.2～10%的铋， 0.1～5%的锑，0.1～ 3.5%的银。

该焊料中还包括焊料总重量0.005～0.2%的P；0.005～0.2%的Ge；0.005～0.2%的Ga；0.005～0.3%的Si；0.005～0.3%的稀土La、Ce或两者的混合;0.005～0.3%的Ca；0.005～0.3%的Mg；0.005～0.05%的Ni。

该所述光伏用锡合金焊料的制备方法为：预先在真空中频炉中熔化Sn系或锡铅系合金物料，再按比例配制入其他物料，在炉中进行脱气-除杂-搅拌-调质处理，静置20～40分钟，再在电磁炉或中频炉中配制成最终焊料合金。

在上述的制备方法中，加入配制焊料的所有原料后，应加入总重0.1～2%的活性炭吸附脱杂，搅拌30～40分钟，再在真空中频炉中配制，真空脱气的真空度为-0.1～0.2MPa，温度稳定在260～300℃；在电磁炉或中频炉中配制完成后用冷却的铸模浇铸成0.5～5kg不同规格的焊料合金。

该制备方法制得的合金可通过压力加工塑性成型为杆、棒、条、丝、粉、膏材料。

上述光伏用锡合金焊料可用于光伏铜带材热浸镀，波峰焊、点焊及自动焊接及SMT表面印刷的锡膏状材料。

本发明所述光伏用焊料用于光伏行业焊接中具有以下优点。

①与普通的焊料相比，其可焊性更优，用可焊性测试仪或润湿天平进行测试，其润湿时间小于0.6秒，在0.4～0.6秒之间；

②熔铜率更低，在光伏铜带热镀锡使用中，其铜升高速度比普通焊料如Sn60PbA相比，每8小时升高为约为0.001%，使用一周内无须进行除铜；

③使用此焊料进行光伏镀锡时，进行约1000小时的老化试验，镀锡表面不会产生开裂，进行72小时老化及盐雾试验，无明显变色现象；

④使用此焊料的光伏铜带，其抗拉强度比传统普通焊料提升10%以上，延伸率比普通焊料高2～5%；

⑤使用成本更低，产渣率更低，其8小时产生渣率约为0.2%，远低于普通焊料的2%以上的产渣率。

具体实施方式

实施例1：在真空中频炉炉中将锡（Sn99.90）熔化后，加入 元素P(赤磷)，表面加入草木灰或活性炭覆盖，温度升高到500～700℃，在中频炉磁场的作用下搅拌30～50分钟，静置10～20分钟，配制出1%的锡磷合金。按照此法，同样配制出3%的锡锗及其他中间合金，将需要配制的锡熔化至260℃，依次加入Pb、Bi、Sb等，升温到280～320℃，配制出Bi：1.0%，Sb:0.2%的锡铅铋锑Sn60Pb40BiSb和合金，在熔炉中加入配料总量约0.2%活性碳，0.1%ZnCl或0.1%NaOH进行工艺脱气、脱杂处理，完成后再依次加入微量元素中间合金锡磷、锡锗，及锡镓，并取出1～2kg进行抗氧化渣率实验，其小时产渣率低于0.2% 。

实施例2：如实例1所述配制相应的中间合金，在熔化锡后，配制出Sn62PbAg2的锡银铜合金，加入Bi:0.8%，Sb:0.4%，完成后再一次加入微量元素中间合金锡磷、锡锗，及锡镓，并取出1～2kg进行抗氧化渣率实验，其小时产渣率低于0.2%。