[发明专利]一种异材互连锌合金混合焊料粉末及连接方法

说明书

本发明涉及一种异材互连锌合金混合焊料粉末及连接方法，其中Zn合金混合焊料粉末是由Zn‑Al合金、Cu‑Zn合金、纯Ni粉及锡银铜或锡铜或锡银铜与锡铜的混合焊料粉末按一定比例混合制得而成。其中制得的Zn合金焊料粉末是由重量百分比计的，按照20％‑60％Zn合金混合粉末，0.05％‑10％纯Ni粉以及锡银铜或锡铜或锡银铜与锡铜的混合焊料粉末在室温下混合均匀后制得而成的。本发明的合金焊料粉末制作简单、材料成本低、能有效避免焊料粉末中的Zn氧化和助焊剂残留产生的腐蚀及焊接产生的气孔缺陷。采用双超声辅助焊接，可以节省加热能源，焊接时间更短，焊接效率更高，适应面广,特别适合异材及难焊材料的连接。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，涉及一种异材互连锌合金混合焊料粉末及连接方法。

背景技术

Cu、Al及其合金因具有良好的导电导热性能，广泛用于电力电子、制冷等行业，如换热器、电缆等。然而，我国Al资源相对丰富、 Cu资源匮乏。虽然Al在导电导热性能上稍逊于Cu，但Al的密度低于Cu，有较好的耐腐蚀性，因此，结合两者优势，形成Cu/Al复合结构不仅能实现产品轻量化，而且可节约资源﹑降低材料成本。

同时随着电子封装中铝合金及其复合材料的使用越来越多，以及人们对于铝电极焊盘免镀镍、银等金属直接钎焊的迫切需要，“以铝代铜”的需求越来越多，将铝与铜实现高质量互连已成为当务之急。

在已有专利CN109759741A中钎焊粉由锡铜粉或锡银铜粉，或锡铜粉与锡银铜粉混合的粉末，与直径在1-1000nm范围中的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、铜粉、锡粉、钛粉的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种，按不超过20％的质量比均匀混合。采用超声辅助钎焊方法，通过超声发生装置的振荡生热，促使焊料或纳米颗粒与母材发生冶金反应，实现无铅焊料全固相或半固态的低温互连。在已有的专利中CN111151914A中涉及的是一种抗氧化Zn 基钎料膏及其制备方法，其中抗氧化Zn基钎料膏是由Zn-Al钎料粉末和钎剂混合后，再与粘结剂、抗氧化剂混合，最终形成的复合钎料膏。

上述例子的特点包括含含纳米颗粒的复合焊料混合不均匀且易氧化，颗粒种类太多，焊缝尺寸难精确控制，Zn基钎料膏在钎剂下不易长期保存，钎剂中卤素的残留及焊接可能在焊接接头处存在气孔等缺陷。因此，提出一种异材互连锌合金混合焊料粉末及连接方法来解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种异材互连锌合金混合焊料粉末及连接方法。其所用的合金焊料粉末制作简单、材料成本低、能有效避免焊料粉末中的Zn氧化和助焊剂残留产生的腐蚀及焊接产生的气孔缺陷。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异材互连锌合金混合焊料粉末，Zn合金焊料粉末按照重量百分比20％-60％Zn合金混合粉末，0.05％-10％纯Ni粉以及锡银铜或锡铜或锡银铜与锡铜的混合焊料粉末在室温下混合均匀后制得而成的。

其进一步技术特征为：

(1)Zn-Al合金包括Zn96Al4，Zn98Al2，Zn85Al15等、其粒径 1μm-50μm；Cu-Zn合金包括Cu80Zn20，Cu50Zn50，Cu60Zn40等、其粒径1μm-50μm。

(1)Zn合金混合粉末为Zn96Al4，Zn98Al2，Zn85Al15，Cu80Zn20，Cu50Zn50，Cu60Zn40中的一种，或两种，或三种，或四种，或五种，或六种以任意比例混合。

(3)纯Ni粉纯度为大于97％，其粒径0.005μm-50μm。

(4)锡银铜或锡铜或锡银铜与锡铜的混合焊料粉末，锡银铜焊料粉末为Sn0.3Ag0.7Cu，锡铜焊料粉末为Sn-0.7Cu，其粒径0.2μm- 50μm。

一种异材互连锌合金混合焊料粉末连接方法，其特征在于，包括以下步骤: