[发明专利]焊料合金及其制备方法

说明书

本申请涉及焊料合金的制备方法，本公开的制备方法，通过称取质量配比为第一质量的Sn进行加热，称取质量配比为第二质量的Ag与Sn进行均匀混合，得到SnAg合金，称取质量配比为第三质量的Cu，与得到的SnAg合金中进行均匀混合，得到SnAgCu合金，称取质量配比为第四质量的Sb，将Sb与SnAgCu合金进行均匀混合，得到第一SnAgCuSb合金，称取质量配比为第五质量的Sn，并与第一SnAgCuSb合金进行均匀混合后，得到第二SnAgCuSb合金，将第二SnAgCuSb合金进行加热，冷却后得到SnxAgyCuzSbp无铅焊料锭坯。其具有更小的疲劳形变量，即具有更好的抗疲劳特性和更高的强度。

技术领域

本公开涉及电子封装用焊料技术领域，尤其涉及一种焊料合金及其制备方法。

背景技术

随着人们对环保的呼声日益高涨以及发达国家限制或禁止使用含铅焊料立法的实施，无铅焊料逐步取代传统的铅锡焊料成为电子封装领域的主要焊接材料。国际上公认的无铅焊料是以Sn为基体，添加一定量的Cu、Ag、Zn、In等其他合金元素，而Pb的质量分数在0.1％以下，主要用于电子组装的软钎料合金。目前被业界广泛认同的无铅焊料合金主要有SnAg系、SnCu系以及SnAgCu系，其中SnAgCu系是综合性能最好的焊料，被广泛应用在回流焊、波峰焊、手工焊以及浸焊等工艺中。这种合金不仅熔点低且具有良好的物理性能和润湿性，因此成为各种无铅焊接工艺中的首选候补焊料；但是，由于Sn含量较高，焊点易于脆化、疲劳失效率较高。实验证明，采用SnAgCu焊料进行焊接的功率器件，经过500次的高低温循环试验之后进行芯片剪切力测试时，芯片的剪切力明显降低。其主要原因为经过高低温循环试验后，SnAgCu焊料发生疲劳形变，且对DBC的相对形变量较大，从而降低芯片与DBC之间的粘接强度，最终影响器件的使用可靠性。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种焊料合金的制备方法，其特征在于，包括：

称取第一质量的Sn加入熔炉中进行加热，加热至第一温度时，称取第二质量的Ag并加入所述熔炉中与Sn混合均匀，加热至第二温度进行第一次熔炼得到SnAg合金；

称取第三质量的Cu加入到所述熔炉中与所述第一次熔炼中得到的所述SnAg合金混合均匀，加热至第三温度进行第二次熔炼得到SnAgCu合金；

称取第四质量的Sb，将所述Sb加入至所述熔炉中与所述第二次熔炼得到的所述SnAgCu合金进行均匀混合，加热至第四温度进行第三次熔炼得到第一SnAgCuSb合金；

称取第五质量的Sn加入所述熔炉中与所述第三次熔炼得到的所述第一SnAgCuSb合金混合均匀后冷却，得到第二SnAgCuSb合金；

将所述第二SnAgCuSb合金进行加热，使其温度到达第五温度进行浇铸，冷却后得到SnxAgyCuzSbp无铅焊料锭坯；

其中，x的取值范围为：90.1～91.1，y的取值范围为：3.0～3.4，z的取值范围为：0.5～0.9，p的取值范围为：5.0～6.0。

在一种可能的实现方式中，所述熔炉内充有保护气体或所述熔炉内为真空环境；

其中，所述保护气体为惰性气体，所述保护气体的浓度大于或等于95％；

在所述熔炉内充有保护气体时，所述熔炉内的气压取值范围为：1×10³Pa—1.2×10³Pa；

在所述熔炉内为真空环境时，所述熔炉内的气压取值范围为：1×10^-3Pa—7×10^-3Pa。

在一种可能的实现方式中，在所述第一次熔炼中，熔炼时间的取值范围为：20分钟—25分钟；

在所述第二次熔炼中，所述熔炼时间的取值范围为：5分钟—15分钟；