[发明专利]一种低成本高熔点的无铅焊料合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高无铅焊料合金领域，具体涉及一种Sn～Sb～Cu～Bi系的低成本高熔点的无铅焊料合金及其制备方法。

背景技术

在尖端的军工、医疗、半导体电子行业中均均需用到焊料合金，而常规无铅焊料合金中SAC305/SC07/SAC105/SAC0307的熔点温度为217～227℃，SnSb5的熔点温度为232～240℃，均因熔点过低无法满足适用要求，因此，目前当前行业中只能采用含铅合金或高成本的含贵金属的无铅焊料合金。

但含铅焊料合金的铅属于重金属，而重金属铅在人体内易于积累，抑制蛋白质的正常化合，易侵害神经系统，造成精神错乱，特别是对婴幼儿的危害更大，会影响智商和正常发育。因此世界范围内越来越多的国家立法禁止铅的使用。

另外，含贵金属的无铅焊料合金，已知的Au～20Sn含有高比例的贵金属Au，成本高昂；如已公告的专利CN104520062B同样含有8～25%的贵金属Ag，Ag成本价约为Sn成本价的28倍，Sb的成本价65倍，成本及其昂贵。

因此在满足焊接工艺要求：熔点> 245℃、拉伸强度、蠕变性、微观结构的前提下，低成本高熔点的无铅焊料合金具有良好的市场前景。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种低成本高熔点的无铅焊料合金及其制备方法。

实现上述目的，本发明提供了一种低成本高熔点的无铅焊料合金，包括主组份、辅助组份以及余量Sn，按重量百分比的含量计算，所述主组份包括12～25%Sb，0.1～5%Cu，0.01～0.5%Bi ，0.005～0.20%Ni，所述辅助组份包括用于改善微观晶体结构的0.0～0.20%微量合金以及用于抗氧化的0.00～0.05%微量抗氧化剂。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述微量合金为Co、Mn、Al、Si中的一种或几种。

作为本发明的进一步优选技术方案，按重量百分比的含量计算，所述微量合金的含量及成分如下：

0.00～0.20% Co，

0.00～0.20% Mn，

0.00～0.20% Al，

0.00～0.20% Si。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述微量抗氧化剂为P、Ge、Ga中的一种或几种。

作为本发明的进一步优选技术方案，按重量百分比的含量计算，所述微量抗氧化剂的含量及成分如下：

0.000～0.02% P，

0.002～0.02% Ge，

0.002～0.05% Ga。

本发明还提供了一种低成本高熔点的无铅焊料合金的制备方法，包括以下步骤：

将部分Sn与除Sb组份外的其它所有主组份及辅助组份配制并熔炼成中间合金，所述主组份、辅助组份以及余量Sn的含量如上述低成本高熔点的无铅焊料合金所述；

将剩余的Sn与Sb在真空感应的加热炉中熔解，其熔解温度为380～450℃，并充分搅拌60～90 分钟；及

将溶解并搅拌均匀的Sn和Sb中加入中间合金，充分搅拌后进行冷却，并通过浇铸制得低成本高熔点的无铅焊料合金。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述微量合金为Co、Mn、Al、Si中的一种或几种。

作为本发明的进一步优选技术方案，按重量百分比的含量计算，所述微量合金的含量及成分如下：

0.00～0.20% Co，

0.00～0.20% Mn，

0.00～0.20% Al，

0.00～0.20% Si。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述微量抗氧化剂为P、Ge、Ga中的一种或几种。

作为本发明的进一步优选技术方案，中间合金的制备比例和熔炼温度分别是：

Sn～2％Al，400 ～500℃

Sn～5％ Cu，500 ～ 600℃，

Sn～5％ Ni，900 ～ 1000℃，

Sn～1％ Co，900 ～ 1000℃，

Sn～3％Mn，900 ～ 1000℃，

Sn～3％Si，400 ～500℃，

Sn～5％ P，500 ～ 600℃，

Sn～1％ Ge，600 ～700℃，

Sn～1％ Ga，300 ～ 400℃。

本发明的低成本高熔点的无铅焊料合金及其制备方法可以达到如下有益效果：