一种低温焊料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种低温焊料及其制备方法，包括以下组分：Pb:25～32wt％，In:13～25wt％，其余为Sn。制备方法，包括以下步骤：1)在熔炼炉中按比例加入称取纯Sn、纯Pb与纯In混合，并加入适量熔炼覆盖剂，然后加热至250～300℃得到Sn、Pb与In混合熔液，保温10～20min；2)对步骤1)得到熔液进行搅拌3～5min，然后除掉表面覆盖剂，浇注于模具中制成低温焊料锭坯。该低温焊料不仅能够满足元器件低于150℃的要求，而且焊料抗冲击韧性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接材料，具体涉及一种LED照明行业组装用低温焊料及其制备方法。
技术介绍
在军工领域，一些元器件由于其特殊用途，其不能够耐高温，当温度高于150℃时，元器件易被烧坏，造成不良。采用锡膏作为焊接材料时，传统的锡银铜和锡铅共晶由于其熔点过高而不能满足使用要求。锡铋共晶(SnBi58)焊料熔点为138℃，可满足焊接温度要求，但其焊点很脆，在使用过程中容易造成元器件脱落，无法满足元器件与基板之间的焊接接头的强度要求。锡铟共晶(SnIn52)合金熔点合适、塑性好，但其强度相比较低，且稀缺元素In含量过高造成成本太高，不适宜大规模应用。当前应用较多的低温焊料主要有Sn-Pb-Bi、Sn-Bi-In等三元系合金，但鉴于该类特殊元器件的可靠度要求和苛刻的使用条件，均存在很多的问题。如Sn-Pb-Bi合金存在合金脆性和熔点的矛盾，当熔点较低时，脆性差，当脆性好时，熔点又偏高。
技术实现思路
本专利技术提出一种低温焊料，该低温焊料不仅能够满足元器件低于150℃的要求，而且焊料抗冲击韧性好，抗拉强度达40MPa以上。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低温焊料，包括以下组分：Pb:25～32wt％，In:13～25wt％，其余为Sn。进一步，包括以下组分：Pb：25～28wt％，In：16～25wt％，其余为Sn。进一步，还包括Cd、Zn、P、Ge、Ga与RE中的一种或多种。Cd，Zn等元素的添加进一步提升了焊料的结合性能和焊后抗疲劳性，P、Ge、Ga、RE等添加能够进一步提升焊料的抗氧化性，并细化焊料组织，进一步提升焊后产品的可靠性。进一步，RE(稀土元素)优选为La或Ce。进一步，Cd的含量为0～2.0wt％，Zn的含量为0～4.0wt％，P的含量为0～0.5wt％，Ge的含量为0～0.5wt％，Ga的含量为0～0.5wt％与RE的含量为0～0.5wt％。进一步，该焊料的熔点为120～137℃。本专利技术的另一个目的是提供一种低温焊料的制备方法，包括以下步骤：1)在熔炼炉中按比例加入称取纯Sn、纯Pb与纯In混合，并加入适量熔炼覆盖剂，然后加热至250～300℃得到Sn、Pb与In混合熔液，保温10～20min；2)对步骤1)得到熔液进行搅拌3～5min，然后除掉表面覆盖剂，浇注于模具中制成低温焊料锭坯。进一步，低温焊料锭坯可以直接作为焊料应用，或制成条带、丝板或轧片使用；还可以在200～300℃熔化，制备成球形合金焊粉，用作焊膏基料。进一步，所述步骤1)还包括中间合金的制备，将中间合金加入到Sn、Pb与In混合熔液中，并于250～300℃温度保温10～20min。进一步，中间合金为PbCd、SnZn、SnP、SnGe与SnRE中的一种或者多种，PbCd配比为Pb83wt％与Cd17wt％，SnZn配比为Sn91wt％与Zn9wt％，SnP配比为Sn95wt％与P5wt％，SnGe配比为Sn95wt％与Ge5wt％，SnRE配比为Sn95wt％与RE5wt％。进一步，Pb-17Cd即为Pb83wt％与Cd17wt％的PbCd中间合金，Sn-9Zn即为Sn91wt％与Zn9wt％的SnZn中间合金，Sn-5P即为Sn95wt％与P5wt％的SnP中间合金，Sn-5Ge即为Sn95wt％与Ge5wt％的SnGe中间合金，Sn-5RE即为Sn95wt％与RE5wt％的SnRE中间合金。本专利技术的有益效果：1、通过Sn、Pb、In三种元素的合理配比及制备工艺控制，避免不利金属间化合物(IMC)的粗大形态及合金内部氧化的出现，使其能显著降低熔化温度的同时不增加焊料的熔程，且能够实现固溶强化、细晶强化和原位生成IMC弥散强化，三种强化机制的共同交互作用使得焊料的抗冲击性大幅提升。另外，该合金焊料中加入了13％以上的In，使合金的塑形变形能力大幅度增强，抗冲击韧性提高，满足恶劣条件下的使用要求。2、覆盖保护熔炼有效避免了合金熔炼过程中的内部氧化和成渣烧损，确保合金的纯净和成分的准确。稀贵金属铟含量仅13～25wt％，成本适中，满足规模实用化应用的成本要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1低温焊料的扫描电镜组织照片。具体实施方式实施例1低温焊料各组分配比为：按质量百分比为50％的Sn、25％的Pb和25％的In。其制备过程如下：(1)在200kg熔炼炉中加入称好的50kg纯Sn、25kg纯Pb、25kg纯In原料，共计100kg，加入100g的ZnCl2熔炼覆盖剂，加热至250℃，并保温20min；(2)对上述所得熔液进行搅拌3min后除掉表面覆盖剂，浇注于模具中制成低温焊料锭坯，参见图1。(3)在挤压机上将步骤(2)所得锭料挤压成条状、丝状或雾化制备成球形合金焊粉。从图1中，可以看出该焊料组织均匀、组织中分布着大量细小的析出强化相，这也是该类低温焊料具有较高强度的根本原因。实施例2低温焊料各组分配比为：按质量百分比为56％的Sn、28％的Pb和16％的In。其制备过程如下：(1)在200kg熔炼炉中加入称好的56kg纯Sn、28kg纯Pb、16kg纯In原料，共计100kg，加入100g的ZnCl2熔炼覆盖剂，加热至250℃，并保温20min；(2)对上述所得熔液进行搅拌5min后除掉表面覆盖剂，浇注于模具中制成低温焊料锭坯。(3)在挤压机上将步骤(2)所得锭料挤压成条状、丝状或雾化制备成球形合金焊粉。实施例3(1)采用真空感应熔炼的方式，在400℃条件下熔炼制备处Pb-17Cd中间合金；(2)按表1所列配方，按照纯Sn、纯Pb、纯In和PbCd合金的加料顺序依次加入熔炼炉中，并加入ZnCl2覆盖剂在熔炼炉中加热至300℃，熔化后保温20min；(3)除掉表面覆盖剂，将合金熔体浇铸于模具中，凝固得到低温焊料锭坯。(4)在挤压机上将步骤(3)所得锭料挤压成条状、丝状或雾化制备成球形合金焊粉。实施例4与实施例3基本相同，不同之处为中间合金为Sn-9Zn，纯Sn、纯Pb、纯In含量有所不同。实施例5与实施例3基本相同，不同之处为中间合金为Sn-9Zn与Sn-5P，纯Sn、纯Pb、纯In含量有所不同。实施例6与实施例3基本相同，不同之处为中间合金为Pb-17Cd、Sn-5Ge与Sn-5RE，纯Sn、纯Pb、纯In含量有所不同。实施例7与实施例3基本相同，不同之处为中间合金Sn-9Zn、Sn-5Ge与Sn-5RE，纯Sn、纯Pb、纯In含量有所不同。表1实施例1-7低温含量各组分配方实施例SnPbInCdZnPGeGaRE1502525//////2562816//////349.9527230.05////451.952523/0.05///553.942818/0.050.01///655.9827192//0.01//0.01747.52622/4//0.20.3实施例8将实施例1、2、3、5与6得到的低温焊料，与传统主流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温焊料，其特征在于，包括以下组分：Pb:25～32wt％，In:13～25wt％，其余为Sn。

【技术特征摘要】
1.一种低温焊料，其特征在于，包括以下组分：Pb:25～32wt％，In:13～25wt％，其余为Sn。2.根据权利要求1所述的低温焊料，其特征在于，包括以下组分：Pb：25～28wt％，In：16～25wt％，其余为Sn。3.根据权利要求1或2所述的低温焊料，其特征在于，还包括Cd、Zn、P、Ge、Ga与RE中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的低温焊料，其特征在于，Cd的含量为0～2.0wt％，Zn的含量为0～4.0wt％，P的含量为0～0.5wt％，Ge的含量为0～0.5wt％，Ga的含量为0～0.5wt％与RE的含量为0～0.5wt％。5.根据权利要求1或2所述的低温焊料，其特征在于，该焊料的熔点为120～137℃。6.根据权利要求3所述的低温焊料，其特征在于，该焊料的熔点为120～137℃。7.一种如权利要求1所述的低温焊料的制备方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晶，唐欣，李维俊，廖高兵，
申请(专利权)人：深圳市唯特偶新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44