[发明专利]一种SnBi无铅复合焊料的制备方法

说明书

本发明涉及一种SnBi无铅复合焊料的制备方法，属于焊料技术领域。本发明将Cu₆Sn₅纳米颗粒和SnBi焊锡粉加入到熔锡炉中，匀速升温至200~250℃并保温直至SnBi焊锡粉熔化得到熔体A；熔体A在搅拌条件下保温处理25~35min，随炉冷却至室温得到复合焊料。本发明纳米Cu₆Sn₅颗粒抑制界面层化合物的正向生成反应，以有效降低合金界面层化合物及其附近出现微裂纹的几率，纳米Cu₆Sn₅颗粒组成接近焊料组成，尤其是界面层化合物的组成，则纳米Cu₆Sn₅颗粒与焊料的晶界共格情况更好，结合会更紧密，有利于提升宏观性能。

技术领域

本发明涉及一种SnBi无铅复合焊料的制备方法，属于电子封装技术领域。

背景技术

电子行业是当下发展最迅速的行业之一，特别是自动化、智能化的推进，电子设备作为最重要的控制元件，其组装工艺对电子产品的质量起决定性的作用。无铅钎料合金作为电子组装工艺最为基础的材料，其性能也是电子封装工艺关注的焦点之一，优良的润湿性能够有效降低焊接过程中产生的虚焊、漏焊等问题。

另一方面，目前电子产品正向小型化、微型化发展，需要的焊接钎料也越来越少，这对钎料的性能有着更高的要求，不仅要求钎料合金具有优良的焊接性能，而且焊后的质量也要得到保障。焊接界面金属间化合物IMC层的形貌对焊接后的质量有重要的影响，由于焊接材料的特殊性，在焊接界面形成的金属间化合物层往往是不均匀的，降低了焊接接头的可靠性，控制焊接界面的形貌，获得厚度适中、均匀、平滑的焊接界面也是焊料开发工作者追求的目标。

锡焊料和铜板之间形成的界面层化合物Cu₆Sn₅极易在时效过程中异常长大，它的长大过程主要是由几个Sn和Cu原子的化合形成的，但是这几个原子键合为一个Cu₆Sn₅分子时，系统的体积将会降低，当大量的Cu₆Sn₅以此方式形成时，界面层处的微裂纹和微孔就随之出现了；并且Cu₆Sn₅在凝固的时候有一个相变点，从而引起内应力，这也会导致焊点在焊料凝固之后又出现另外的微裂纹。

添加的高熔点难熔金属纳米颗粒时，因为纳米颗粒相对熔体较轻、熔体自身极易被氧化、纳米颗粒与焊料润湿性差，则纳米颗粒和熔体总是被一层较厚的氧化膜隔离开，这导致直接添加纳米颗粒到熔体中时，纳米颗粒几乎融不进熔体内。

现有技术中往往球磨混合纳米颗粒与焊料，再去熔融，但是制备周期长，能耗高，还易引入杂质。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种SnBi无铅复合焊料的制备方法，本发明采用IMC原生化合物作为纳米添加剂来提高焊料可靠性，改善合金微组织结构、焊接性能和力学性能；并且本发明添加的是Cu₆Sn₅时，由于偏聚作用，Cu₆Sn₅颗粒大量出现在界面层处，直接提供界面层生长所需原料，大幅降低了Sn和Cu的键合，有效降低了界面层化合物生长带来的微裂纹出现几率，并且人为引入Cu₆Sn₅时，焊料中6Cu+5Sn→Cu₆Sn₅的化学过程将受到抑制。焊料添加Cu₆Sn₅纳米颗粒后，合金界面组织长大也将被抑制。