[发明专利]一种无铅中温焊锡膏及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无铅中温焊锡膏及其制备方法，该焊锡膏是由质量比为88.5～90∶10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成，主要用于不耐高温的元器件，尤其是LED灯珠焊接。焊点外观光亮，爬锡饱满，机械强度高，有效地解决了Sn42Bi58低温锡膏焊点发黑和强度不够的问题。并且此锡膏助焊剂中不含氯、溴等卤素元素，符合环保要求。经六个月低温保存后，该锡膏仍然表现出稳定的粘度和优良的印刷性能。

技术领域

本发明涉及焊接材料领域领域，特别涉及一种无铅中温焊锡膏及其制备方法。

背景技术

随着传统电子产业进入发展瓶颈以及新兴信息技术产业的方兴未艾，与之相关的焊接技术和焊接材料面临着极大的挑战。波峰焊接已无法满足的元器件微型化和PCB的密间距排布所提出的要求，经典的有铅焊料在RoSH指令的推动下已逐渐被无铅焊料所替代。在此环境下，无铅回流焊技术和无铅焊料得到了普遍推广和应用。而近年来半导体行业迅速发展，特别是太阳能光伏发电和LED照明，催生了无铅焊料的改革。因为传统的无铅焊料如经典的SnAgCu系列虽然具有润湿性好，焊点外观光亮，机械强度高，可靠性高，但即使是具有共晶成分的Sn96.5Ag3.0Cu0.5，其熔点也高达217℃，而回流焊过程的峰值温度一般高于焊料熔点30～40℃，如此高的温度对许多不耐高温的元器件或PCB基板会造成不可逆转的损害，导致产品性能失效。共晶成分为Sn42Bi58的焊料为低温焊料，其熔点为139℃，工艺窗口较宽，屈服强度高，非常适用于不耐高温元器件的焊接，但长期时效的SnBi/Cu焊接接头的Cu3Sn/Cu界面出现的Bi偏析严重降低了该连接界面的力学性能，导致容易沿该界面发生脆性断裂，严重降低了接头的强度和可靠性。

对于一些对抗冲击性要求较低的电子产品，如空调、冰箱、电视等，可以采用SnBi低温焊料对不耐热元器件进行焊接，产品的性能和可靠性与采用SnPb焊料相当。而如汽车、手机以及其他的便携式的移动设备，对其内部电子元器件的焊接强度、抗冲击性以及可靠性要求极高，采用SnBi合金焊料的接头不能满足上述要求。由于Cu是印刷电路板中应用最为广泛的基底材料，Bi的偏析主要来自于从界面化合物析出到Cu3Sn/Cu界面的Bi原子和从SnBi焊料扩散到达Cu3Sn/Cu界面的Bi原子，可以从Cu基体和SnBi焊料两方面入手改善Bi的偏析行为从而抑制界面脆性。有报道称在Cu基体表面镀上一薄层的Ag或Ni可以阻止SnBi和Cu接触而消除时效脆性；Zou等人提出在Cu基体中加入一些合金元素(Ag、Zn、Al、Sn等)可以有效抑制Bi在界面上的偏析而实现长期时效后仍不发生界面脆性断裂。而从焊料角度对改善Bi的偏析的研究则很少。

本发明从焊料合金和助焊剂两方面入手，提供了一种无铅中温焊锡膏及其制备方法，该无铅焊料主要针对不耐高温元器件或基板的焊接，不仅从宏观上能满足汽车行业对电子产品抗冲击性和可靠性的需求，而且从微观上解决了焊点周围黑色残留氧化物较多和表面绝缘电阻较低等问题。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种软钎焊焊料，不仅能满足汽车电子、LED照明和太阳能光伏发电等新兴行业对焊接工艺尤其是较低焊接温度的需求，而且能克服现有的低温焊料所存在的焊点抗冲击差，可靠性低等缺陷。同时，该发明还提供了该软钎焊焊料的制备方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种无铅中温焊锡膏，是由质量比为88.5～90:10～11.5的锡粉合金和助焊剂混合而成。其中，锡粉合金的组成成分按照质量百分比为1％～5％的Ag，0.1％～1％的Cu，1％～20％的Bi，0.1％～1％的Sb以及余量的Sn。

优选的，所述助焊剂包括松香、溶剂、活性剂和触变剂。

优选的，所述松香的含量为42％～50％，溶剂的含量为35％～40％，活性剂的含量为8％～12％，触变剂的含量为5％～7％。

优选的，所述松香为全氢化松香ForalAX-E、KE-604松香、DMER-95松香、KR-610松香中的一种或几种。