[发明专利]一种无铅焊料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅焊料及其制备方法，该无铅焊料包括无铅焊料基体和增强相，且增强相占无铅焊料基体质量的0.1％～1％；其中所述无铅焊料基体为Sn‑Ag‑Cu合金、Sn‑Sb合金、Sn‑In合金、Sn‑Cu合金或者Sn‑Ag合金中的一种，所述的增强相为二维过渡金属碳化物或碳氮化物(MXene)材料。该无铅焊料制备方法如下：将MXene置于无水乙醇中，经超声震荡分散，之后按一定的比例与无铅焊料基体混合均匀，压制成坯体；最后，在惰性气氛保护下烧结，制得一种比现有无铅焊料具有更高力学、电学、热学性能的新型焊料，该方法绿色环保，符合现代电子工业的发展趋势。

技术领域

本发明涉及一种无铅焊料及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

传统锡铅焊料因为具有优良的焊接性能，在过去的工业生产中得到了广泛应用。但铅是一种有毒物质，对人体的健康造成了严重威胁。2006年，欧洲首先颁布了相关法令，严禁商业电子产品中铅的使用，此后各国也纷纷出台相应的政策。因此近年来无铅焊料逐渐取代铅锡焊料，获得了广泛应用。随着科技的发展，电子电路集成度越来越改，焊点也相应的变得越来越小，对其力学、电学、热学等方面的性能提出了新的挑战。传统的无铅焊料已不能满足当前工业的需求，因此对新型无铅焊料的开发和应用，变得十分紧迫。

目前市面上已有多种无铅焊料，比较常见的有Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn等系列。但是直到目前，仍然没有一款焊料能够完全代替传统的锡铅焊料。在传统无铅焊料中，引入第二相增强相使其成为复合焊料，是一种增强焊料性能的可行性方法。

二维过渡金属碳化物或碳氮化物，即MXene是一种类似石墨烯的新型二维结构材料，具有高比表面积、高电导率；目前，MXene已在储能、吸附、增强等领域展现出巨大的潜力。本发明在传统的无铅焊料中，引入MXene作为第二相增强相，制备出MXene增强无铅焊料。较传统的无铅焊料，MXene增强无铅焊料的力学、热学等方面性能显著提升。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种无铅焊料及其制备方法，该无铅焊料引入MXene作为第二相，增强传统无铅焊料，得到一种比现有无铅焊料具有更高力学、电学、热学性能，更符合现代电子工业发展趋势的复合钎焊料。

技术方案：本发明提供了一种无铅焊料，该焊料包括无铅焊料基体和增强相，且增强相占无铅焊料基体质量的0.1％～1％；其中所述无铅焊料基体为Sn-Ag-Cu合金、Sn-Sb合金、Sn-In合金、Sn-Cu合金或Sn-Ag合金中的一种，所述的增强相为MXene材料。

所述的Sn-Ag-Cu合金中，各元素的质量百分数如下：Sn为85％-98％，Ag为0.5％-5％，Cu为0.5％-10％；所述的Sn-Sb合金中，各元素的质量百分数如下：Sb为1％-5％，其余为Sn；所述的Sn-In合金中，各元素的质量百分数如下：In为0.1％-50％，其余为Sn；所述的Sn-Cu合金中，各元素的质量百分数如下：Cu为0.5％-3.5％，其余为Sn；所述的Sn-Ag合金中，各元素的质量百分数如下：Ag为1％-5％，其余为Sn。

本发明还提供了一种无铅焊料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)、将MXene和无水乙醇混合后，超声分散均匀，之后烘干得到微观分散均匀的MXene材料，得到增强相；

2)、按比例将步骤1)得到的增强相加入到无铅焊料基体中混合，得到均匀混合物；

3)、将步骤2)得到的均匀混合物放入模具中，压模成型得到坯体；

4)、在保护气氛下，将坯体在150℃-200℃烧结2～5h(建议给区间值)得到所述的无铅焊料。

其中：