[发明专利]一种汽车玻璃用复合钎料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种汽车玻璃用复合钎料及其制备方法和应用，所述复合钎料包括层叠设置的高铟基钎料层和低铟基钎料层，且高铟基钎料层和低铟基钎料层之间为冶金结合。本发明提供的一种汽车玻璃用复合钎料可以在较低铟含量的情况下，实现对汽车玻璃的有效焊接。

技术领域

本发明属于无铅焊料技术领域，尤其涉及一种汽车玻璃用复合钎料及其制备方法和应用。

背景技术

目前大多数汽车玻璃厂商仍然使用含铅的焊料，其主要以Sn-Pb-Ag-Bi系为主，其显著特点是焊料的熔点在180℃以下，熔化区间较小；同时其焊接温度低，可以降低焊接时因为温度过高对玻璃产生的热应力，减少玻璃开裂的风险；并且也可减小凝固时对玻璃产生的应力。该系含铅焊料焊接性能优异，成本低廉，很好的解决了汽车玻璃焊接对焊接强度和低应力的要求。但含铅焊料对人类与环境的影响也显而易见，随着汽车电子无铅化进程的加速，有铅焊料也将被逐步替代。

就现有的开发状况，要在短时间内研制出性能超过或者接近Sn-Pb-Ag-Bi系的无铅焊料非常不易。由于汽车玻璃焊接的特殊性，不仅仅要考虑新的无铅焊料是否适用于现有工艺设备，还要考虑与现行的含铅焊料相比，其焊接组装后的机械性能和可靠性。目前市场上出现了用于汽车玻璃焊接的高铟系无铅钎料，其主要特点为铟含量很高，通常在90％以上，同时还含有Ag、Cu、Sb等其它合金元素，相关性能指标也满足了美标USCAR40、欧标AK2.1的实验要求。但因材料成本很高，目前只在某些高端的车型上用，尚未大规模推广应用，极大地影响了汽车电子无铅化的进展。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种汽车玻璃用复合钎料及其制备方法和应用，所述复合钎料可以在较低铟含量的情况下，实现对汽车玻璃的有效焊接。

本发明提出的一种汽车玻璃用复合钎料，包括层叠设置的高铟基钎料层和低铟基钎料层，且所述高铟基钎料层和低铟基钎料层之间为冶金结合。

本发明中，所述复合钎料为同时包含高铟基钎料层和低铟基钎料层的层叠结构，高铟基钎料层可以实现对汽车玻璃表面银浆层的有效焊接，低铟基钎料层则可以实现对被焊接固定在汽车玻璃上的端子的有效焊接；因此所得复合钎料兼容了两种不同铟含量钎料的焊接性能，可以在整体较低铟含量的情况下，实现对汽车玻璃的有效焊接；并且高铟基钎料层和低铟基钎料层两者组成相似，熔点低且流动性好，二者的贴合面能够扩散合金化而形成冶金结合，因此在获得致密反应界面同时，保证了钎焊强度。

优选地，所述高铟基钎料层的重量百分比组成包括：In 85-95％、Sn 1-10％、Ag1-5％、Cu 0.1-1％；所述低铟基钎料层的重量百分比组成包括：In 20-30％、Sn65-75％、Ag1-5％。

本发明中，高铟基钎料层是指In含量大于85％的钎料层，该钎料层中In具有硬度低和熔点低的特性，其大量加入可以降低所述钎料层焊接后的焊接应力，适量加入的Ag、Cu则可以适当降低钎料层的热膨胀系数并提高焊接强度；因此所述高铟基钎料层在强度和延展性方面的性能优越，焊接时流动性和润湿性都可以和有铅焊料相媲美，能够有效实现对汽车玻璃的有效焊接；低铟基钎料层是指In含量小于25％的钎料层，其相对所述高铟基钎料层采用了较少量的In，并配合加入适量的Sn、Ag，所得低铟基钎料层在强度、延展性和导电性方面性能依然优越，与电子元器件的连接件之间焊接性能良好。

优选地，所述复合钎料还包括位于所述高铟基钎料层和低铟基钎料层之间的锡基钎料中间层，且所述锡基钎料中间层和高铟基钎料层或低铟基钎料层之间都为冶金结合。

本发明中，通过在高铟基钎料层和低铟基钎料层之间设有锡基钎料中间层，锡基钎料中间层相对于铟基钎料层的刚性更高，钎焊时锡基钎料中间层不熔化，其作为骨架可进一步提高铟基钎料钎焊后的焊接强度；同时铟基钎料层与锡基钎料的表面之间可以形成冶金反应，由此生成的中间合金可以保证钎焊强度。

优选地，所述锡基钎料中间层的重量百分比组成包括：Sn 94-99％、Ag0.1-4.0％、Cu 0.3-2.0％；