[发明专利]一种Sn-Ag-Cu合金预成型焊片的制备方法

说明书

本发明公开了一种Sn‑Ag‑Cu合金预成型焊片的制备方法，采用NaCl和KCl做保护熔盐，制得Sn‑Ag‑Cu合金；将制得的合金进行轧制处理，轧制过程中包括低温高速大压下量和高温低速小压下量两个过程，本发明方案还增加了在轧制后退火的工艺步骤，改善了材料的机械性能，最后在冲裁后回收了余料提高了材料的利用率；采用本发明的Sn‑Ag‑Cu合金预成型焊片的制备方法生产出的预成型焊片成分精准，形状完整，尺寸精度高，并且该工艺工序精简，生产效率高适合批量生产。

技术领域

本发明涉及微电子封装连接材料，尤其涉及一种Sn-Ag-Cu合金预成型焊片的制备方法。

背景技术

传统的锡-铅（Sn-Pb）焊料在电子封装领域中表现出较优异的性能，但因焊料中含有重金属铅，会抑制蛋白质的正常代谢，破坏人的神经系统，对人体产生极大的伤害。并且，铅对自然环境也有很严重的污染，因此欧盟在2003年颁布了“WEEE和ROHS指令”、我国在2006年颁布了《电子信息产品污染控制管理办法》，开始限制铅的使用。

目前，常用的无铅焊料是以锡（Sn）基为主，还包括一些应用在特殊领域的金（Au）基、银（Ag）基以及铟（In）基等无铅焊料。在电子封装领域中，由于所用的焊膏中的助焊剂含有溶剂、松香、增稠剂和大量的挥发物质，它们在焊接时会产生气体，气体的逸出会形成大量的空洞，进而影响焊接质量，降低电子元器件的使用寿命。另外，一些精密电子封装器件内禁止使用助焊剂；并且，此类器件在焊接结束后也不能进行清洗，导致传统的焊料越来越不能满足使用的要求。

预成型焊片就是专门针对这种情况研究产生的，预成型焊片使用的助焊剂比焊膏中的助焊剂少了很多，焊接时产生的气体就会减少从而有效的降低了空洞率。预成型焊片在焊接后助焊剂的残留物也很少；预成型焊片的助焊剂涂覆也不需要手工进行；它还能利用SMT（表面贴装技术）贴片设备快速精确贴装。而且在使用回流焊接工艺在回流时，也不需要修改设备的温度。预成型片还能够精确控制其用量，加工成各种形状在满足焊接要求的情况下以最小的成本达到良好的焊接效果。近年来预成型焊片已被广泛应用于电子封装领域。

Sn-Ag-Cu由于具有熔点低、润湿性相对较高和综合性能优良等优点，被公认为是目前综合性能最佳、应用最广的无铅焊料合金。Sn-Ag-Cu是很有潜力代替Sn-Pb焊料的一种无铅焊料。然而关于Sn-Ag-Cu合金预成型焊片的制备鲜有报道，因此，如何制备Sn-Ag-Cu合金预成型焊片便成为一种业界急需的工艺。

发明内容

本发明提供了一种Sn-Ag-Cu合金预成型焊片的制备方法，该方法能有效的解决Sn-Ag-Cu合金熔炼时易氧化，难以加工成带材的问题。

本发明的Sn-Ag-Cu合金焊料的组成及质量百分比为Ag 1.0~5.0%、Cu 0.4~0.8%，余量为Sn。

本发明制备方法如下：

（1）按质量比NaCl : KCl=1:1～1:5的比例，称取NaCl和KCl使其混合均匀制得保护熔盐；

（2）将混合均匀的保护熔盐放入坩埚内预热，再将称取好的Sn和Cu放入坩埚内，将坩埚加热至金属熔化后保温10~30min，在保温过程中每隔10min使用石英棒对合金溶液搅拌一次；

其中保护熔盐的添加量为Sn和Cu总质量的10%～20%，Sn和Cu的加热熔化温度为1000～1400℃；

（3）将预先称量好的Ag添加入坩埚中，利用Sn和Cu熔体热量直接将Ag全部熔化，再保温10~30min，每隔10min使用石英棒对合金溶液搅拌一次；将获得的合金溶液浇注到锭模中，得到Sn-Ag-Cu合金铸锭；制得的铸锭厚度为5～8mm；

（4）将步骤（3）的Sn-Ag-Cu合金铸锭使用热轧机轧制为薄带材；