[发明专利]一种高可靠性的无银锡基钎料及其制备方法

权利要求书

1.一种高可靠性无银锡基钎料，其特征在于，所述无银锡基钎料是不含银的SnCuBiNiCoMn无铅钎料，其成分及含量为：Cu含量为0.1～1.0wt％，Bi含量为0.03～1.0wt％，Ni含量为0.03～1.0wt％，纳米Co颗粒为0.5～1.0wt％，纳米Mn颗粒为0.5～1.0wt％，Sn为余量；其中，部分纳米Co颗粒和纳米Mn颗粒以弥散的方式均匀分布于无铅钎料熔体中。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性无银锡基钎料，其特征在于，所述纳米Co颗粒和纳米Mn颗粒的粒径为20～100nm。

3.如权利要求1或2所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将制备好的SnCuBiNi合金放入真空中频炉中；

(2)真空中频炉抽真空后充入氮气，使炉内气压略大于大气压力，并在后续的整个制备过程始终保持炉内通氮气且保持炉内气压略高于大气压力，多余的气体通过真空中频炉的定压阀门排出；

(3)对真空中频炉升温至500～600℃，保温5min，得到SnCuBiNi熔体A；

(4)用氮气将纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒通过细管均匀地吹入熔体A中；

从上述步骤(2)开始至纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒吹入熔体A中结束后的20min内始终保持真空中频炉的电磁搅拌，并在真空中频炉对炉内合金保持电磁搅拌的同时，还采用机械搅拌装置对炉内合金进行机械搅拌，使纳米颗粒均匀分布于熔体A中；

(5)制备过程完毕后，炉内合金随炉冷却，得到高可靠性无银锡基钎料。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，所述机械搅拌装置从真空中频炉顶部插入炉内，机械搅拌装置设置有一层或两层以上搅拌叶片。

5.根据权利要求3或4所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，在制备无银锡基钎料过程中，将用于吹入纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒的细管出口置于真空中频炉的坩埚底部，机械搅拌装置位于细管出口的上部，从细管出口出来的气泡在上浮的过程中，通过机械搅拌作用，纳米颗粒都被不断搅拌，最终融入熔体内，得到含有高分散性纳米颗粒的合金熔体。

6.根据权利要求3或4所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，用氮气将纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒通过细管均匀地吹入熔体A中时，所用细管内径为1～3mm，气体压力0.1～0.3MPa，纳米颗粒以0.3～0.5g/s的速度加入熔体内。

7.根据权利要求5所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，用氮气将纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒通过细管均匀地吹入熔体A中时，所用细管内径为1～3mm，气体压力0.1～0.3MPa，纳米颗粒以0.3～0.5g/s的速度加入熔体内。

8.根据权利要求3或4所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，所述制备SnCuBiNi合金的原料为纯Sn、SnCu10、SnBi58、SnCuBiNi、SnNi4，SnCuBiNi熔体A中的Sn通过添加纯Sn实现，Cu通过添加SnCu10实现，Bi通过添加SnBi58实现，Ni通过添加SnNi4实现。

9.根据权利要求3或4所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，将所述纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒先进行还原处理，然后再吹入熔体A中；所述还原处理方法是将纳米Co颗粒、纳米Mn颗粒放于管式炉内，通入还原性气体，保温一段时间。

10.根据权利要求9所述的一种高可靠性无银锡基钎料的制备方法，其特征在于，所述还原性气体是指氮气和氢气的混合气体，氮气和氢气的体积比为(10～20)：1，所述管式炉的保温温度为120℃，保温时间30min。