[发明专利]一种低温有芯焊锡丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温有芯焊锡丝及其制备方法，属于电子焊接技术领域。

背景技术

目前在焊料行业中，与常规无铅焊料相比，低温焊料具有节能、对电子元器件热冲击小的特点。目前低温焊料合金主要在SnBi合金的基础上添加合金元素改善焊料的机械性能和焊接性能。因为SnBi焊料具有较大的脆性，加工成型性能较差，特别是在焊锡丝的拉丝制备工艺中，低温焊料不能完成成型工艺。为实现低温焊锡丝的制备，不仅要改善合金的脆性，也要满足大拉伸比的拉丝工艺的要求。

发明内容

针对现有技术中低温有芯焊锡丝存在的问题，本发明提供一种低温有芯焊锡丝，通过合金元素Ag、In、Sb、Cu的复合添加，并同时添加一定量的Ge、Ga和P，使得合金焊料不仅具有较好的机械性能和焊接性能，而且具有较好的抗氧化性能。

一种低温有芯焊锡丝，采用微合金化和连续铸挤方法制备而得，该低温有芯焊锡丝直径为φ0.3~φ3.0mm，助焊剂焊芯含量为 0.5~4%；按重量百分计，包含

Bi25~55%

Ag0.01~2.5%

In0.01~5%

Sb0.1~5%

Cu0.01~1%

Ge0~0.15%

Ga0~0.15%

P 0~0.15%

余量为Sn。

本发明的另一目的是提供所述低温有芯焊锡丝的制备方法，采用合金熔炼、连续铸挤、助焊剂注入、多道次辊轧、拉丝工艺制备出直径φ0.3~φ3mm的低温有芯焊锡丝；

所述低温有芯焊锡丝的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照低温有芯焊锡丝用合金的配比，将单质金属、中间合金置于熔炼炉中在温度为300~320℃条件下进行熔炼，并在熔体表面覆盖NaOH净化剂，在搅拌条件下进行脱气、除杂、微合金化、调质处理得到低温焊料合金熔体；

（2）将步骤（1）所得低温焊料合金熔体流经保温炉和流量炉并注入到连续铸挤设备的进料口，通过助焊剂注入系统注入助焊剂，然后进行连续铸造挤压成型得到有芯锡杆，其中锡杆直径为φ10mm~φ17mm，焊芯含量为0.5%~4%；

（3）将步骤（2）所得有芯锡杆置于温度为70~80℃中保温处理2~3 h消除挤压组织应力，然后连续辊轧得到有芯焊锡丝，其中有芯焊锡丝的直径为φ4~φ8mm；

（4）将步骤（3）所得有芯焊锡丝置于温度为60~70℃保温处理1~2 h消除辊轧应力，然后在拉丝机上进行拉丝即得低温有芯焊锡丝，其中低温有芯焊锡丝直径为φ0.3~φ3.0mm；

所述步骤（1）中间合金在真空熔炼炉中进行制备，质量比例和熔炼温度为：

Ag：Sn-10%Ag，450~ 550℃；

Sb：Sn-10%Sb，450~550 ℃；

P：Sn-1%P，450~530 ℃；

Ga：Sn-40%Ga，240~ 270℃；

Ge：Sn-1%Ge，400~500 ℃；

Cu：Sn-10%Cu，450~570℃。

进一步地，步骤（2）助焊剂为松香基助焊剂，加热融化后再通过助焊剂注入系统加入，助焊剂加入量为低温焊料合金质量的0.5~ 4%。

本发明的有益效果：

（1）本发明方法通过Ag、Sb、P、Ga、Ge、Cu多元合金元素的添加，可以明显改善焊料合金的机械性能，在形成的焊点中，界面处，弥散分布的合金元素阻碍Bi的富集，防止富Bi相的产生，减少硬而脆的富Bi相对焊接接头机械性能的损害，提高了焊料合金的焊接性能；

（2）本发明方法在连续铸挤、辊轧工艺后均进行了保温消除内应力的处理，提高了线材的拉伸性能；

（3）本发明方法通过恒温拉丝处理提高了低温有芯焊锡丝的表面质量和抗氧化性能。

附图说明

图1为本发明微合金化-连续铸挤制备有芯锡杆的流程图；

图2为本发明多道次辊轧制备有芯焊锡丝的流程图；

图3为本发明低温有芯焊锡丝的结构示意图；

图4为实施例5连续铸挤工艺制备的有芯焊锡杆SnBi42Ag1.0In1.5的金相组织图；

图5为对比例SnBi58的金相组织图；

图中，1-熔炼炉、2-石墨转子、3-流量阀、4-流量管、5-保温炉、6-流量炉、7-铸挤设备、8-助焊剂注入系统、9-挤压制杆构件、10-辊轧轮组、11-锡合金、12-助焊剂。

具体实施方式