[发明专利]Sn-Zn-Ag焊料薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Sn‑Zn‑Ag焊料薄膜，所述焊料薄膜包含合金元素Sn、Zn、Ag；其中，Sn的含量为65‑95wt％，Zn的含量为4‑11wt％，Ag的含量为0.05‑27wt％。本发明还公开了所述Sn‑Zn‑Ag焊料薄膜的制备方法，采用磁控共溅射方法，通过调节溅射功率和靶材间的相对角度，在底部基材上一次性完成不同组分焊料的分布沉积，制备出具有成分梯度分布的焊料薄膜。本发明所述的新型Sn‑Zn‑Ag焊料薄膜制备方法，在镀膜过程中不需要使用掩膜，制备工艺易于实现。该方法可一次性实现多种不同组分焊料的沉积，实现原子尺度下的多元焊料混合，快速完成合金成分的优化筛选，解决了传统试错法效率低下、耗时费力的问题。

技术领域

本发明涉及一种Sn-Zn-Ag焊料薄膜及其制备方法，属于高通量材料制备技术领域。

背景技术

传统的Sn-Pb焊料因其熔点低、塑性好以及成本低廉等优点而被广泛应用于现代电子封装工业中。但Pb及其化合物具有毒性，会污染土壤和水源，对生物体的生长发育和环境造成严重影响。因此，应取代Sn-Pb焊料中的Pb以保护环境与生物体免受污染。WEEE和RoHS两大指令的推出进一步促进了无铅焊料的研究和应用。此外，由于电子产品废弃物数量的增加，既浪费了资源又污染了环境，因此，电子产品的无铅化成为必然趋势，开发能替代传统Sn-Pb焊料的无铅焊料具有重要意义。

为了使无铅焊料合金满足相关法规要求，且具有与传统的Sn-Pb焊料相接近熔点、良好的力学性能和焊接可靠性等特点，无铅焊料的研究正逐步深入。到目前为止，研究者对Sn-Ag-Cu系和Sn-Zn系无铅焊料的研究相对较多。其中，Sn-Ag-Cu系无铅焊料具有良好的力学性能、润湿性能以及抗疲劳性能，其蠕变速率相对较低，已成为目前标准的无铅焊料，但此焊料的熔点与传统的Sn-Pb焊料相比较高。Sn-Zn系无铅焊料因其熔点接近传统的Sn-Pb系焊料、可兼容现有工艺设备、Zn资源丰富、成本低廉等优点而备受关注，被认为是Sn-Ag-Cu系无铅焊料最有力的竞争者，极有可能成为未来的主流无铅焊料。Sn-Zn系无铅焊料存在的主要问题是Zn的活性较大，容易形成ZnO，对焊料的润湿性、抗氧化性及耐蚀性等性能不利。

针对Sn-Zn系无铅焊料存在的不足，已有很多人展开了相关研究。目前主要通过合金化方法来改善其不足之处，对于无铅焊料的成分的设计与开发一直是研究的热点。传统的对无铅焊料合金成分的筛选主要以“试错法”为主，以判据设计为辅。对于新的无铅焊料合金成分的开发仍然是耗时耗力、较为盲目的探索过程。因此，研制一种快速筛选无铅焊料合金成分、进一步改善Sn-Zn系无铅焊料的性能的制备方法是有必要的，具有重要意义。

高通量材料制备技术是通过高通量筛选新材料，并通过数据库收集已有材料的结构与性能的相关性，指导新材料的设计与开发。将此制备技术应用于焊料领域可以加快无铅焊料的研发进程，转变新型无铅焊料的研发模式。节省人力、物力、财力，建造可靠的材料基因数据库，实现资源共享，可加速对无铅焊料成分的优化筛选，进而制备出性能优良的无铅焊料。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种新型的钙钛矿太阳能电池，以解决相关技术中的钙钛矿电池对水分和热量稳定性差的问题。

本发明针对Sn-Zn系无铅焊料的润湿性、抗氧化性及耐蚀性等较差的问题，结合高通量材料制备技术，提供了一种新型的Sn-Zn-Ag焊料薄膜及其制备方法。

根据本申请的一个方面，提供了一种Sn-Zn-Ag焊料薄膜，所述焊料薄膜包含合金元素Sn、Zn、Ag；

其中，Sn的含量为65-95wt％，Zn的含量为4-11wt％，Ag的含量为0.05-27wt％。

本申请的焊料薄膜中，Sn、Zn、Ag三种合金元素的成分呈梯度分布。

可选地，所述焊料薄膜中Sn的含量为80-95wt％，Zn的含量为8-10wt％，Ag的含量为0.1-8wt％。