一种锡铋系药芯焊丝及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种应用于电子封装中的锡铋系药芯焊丝及其制备方法，锡铋系药芯焊丝包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～50wt％的锡和50～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～5wt％。制备方法是将锡和铋制成Sn‑Bi合金挤压棒；将Sn‑Bi合金挤压棒预热至并保温；然后将Sn‑Bi合金挤压棒放入挤压机中，将松香基助焊剂放入松香罐中，进行挤压，得药芯锡铋焊线；将药芯锡铋焊线进行拉丝处理，得锡铋系药芯焊丝。其在低温锡铋系焊料中引入药芯焊料，产品晶粒细小，成分均匀，不偏析，焊接性能优异，同时塑性和强度均比实芯锡铋焊丝有较大的提高，可以顺利导入电子封装自动焊接，为低温锡铋焊料大规模进入市场提供了必要条件。

A kind of tin bismuth flux cored wire and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种锡铋系药芯焊丝及其制备方法、应用
本专利技术涉及一种药芯焊丝，更具体的说，它涉及一种锡铋系药芯焊丝及其制备方法、应用。
技术介绍
电子行业封装工艺，传统的焊接丝材为锡铅合金，Sn63Pb37的熔点为183℃，因为无铅化的要求，目前正在逐年减少使用。无铅封装，目前主要是锡银铜系和锡铜系二种合金，熔点比锡铅高出30～60℃,封装温度更加高达280℃，不断升高的组装温度会影响电子元器件的可靠性，而且能耗大量增加，也不符合环保要求。由于最新的芯片封装，高温会产生翘曲，所以只能发展低温焊料。低温的合金焊接丝材以锡铋系合金为主，熔点为139℃，在较宽的温度范围内与锡铅合金的弹性模量相当，抗拉强度和抗蠕变性能介于锡铅和锡银铜之间。因此，锡铋系合金焊接丝材是一种最有前途的替代焊料。但是，由于铋的高脆性使得锡铋合金变形抗力大，延展率低，挤压焊合性差，极易断裂。因此市场上一直只能生产实芯焊接丝材。药芯丝材一直没法生产，导致焊接效果不佳，无法实现自动焊接。
技术实现思路
本专利技术的目的一在于提供一种锡铋系药芯焊丝，其在低温锡铋系焊料中引入药芯焊料，产品晶粒细小，成分均匀，不偏析，焊接性能优异，同时，塑性和强度均比实芯锡铋焊丝有较大的提高，可以顺利导入电子封装自动焊接，为低温锡铋焊料大规模进入市场提供了必要条件。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种锡铋系药芯焊丝，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～50wt％的锡和50～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～5wt％。本专利技术较优选地：所述锡铋系药芯焊丝包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～45wt％的锡和55～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～3wt％。本专利技术较优选地：所述锡铋系药芯焊丝包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含42wt％的锡和58wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的2wt％。本专利技术较优选地：所述锡的纯度不小于99.95％，所述铋的纯度不小于99.95％。本专利技术的目的二在于提供一种锡铋系药芯焊丝的制备方法。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种锡铋系药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：S1：将锡和铋制成Sn-Bi合金挤压棒；S2：将Sn-Bi合金挤压棒预热至95～110℃，并保温1小时；然后将95～110℃的Sn-Bi合金挤压棒放入挤压机中，将松香基助焊剂放入松香罐中，进行挤压，得药芯锡铋焊线；S3：将药芯锡铋焊线进行拉丝处理，得锡铋系药芯焊丝。本专利技术较优选地：步骤S1中的Sn-Bi合金挤压棒采用下述方法制备：P1：将锡放入电炉，升温至420～440℃；然后将铋放入电炉，升温至490～510℃，在115～135rpm搅拌速率条件下搅拌50～70分钟；P2：降温至390～410℃，在290～310rpm搅拌速率条件下搅拌40～60分钟；P3：降温至145～165℃，在40～60rpm搅拌速率条件在搅拌7～10分钟；P4：将步骤P3中的物料放入真空泵中，在真空度为-0.8～-0.2Pa的条件下，搅拌8～15分钟，搅拌速率为340～360rpm；P5：将步骤P4中的物料放入垂直连铸机中，在频率为20～25KHz、功率为750～900W条件下进行超声，超声完毕后，在1.5～2mm/s的铸棒速度条件下进行铸棒，得Sn-Bi合金挤压棒。本专利技术较优选地：步骤S1中所述的Sn-Bi合金挤压棒的直径为90mm，长为220mm。本专利技术较优选地：步骤S2中的挤压速度为0.8～1mm/s，药芯锡铋焊线的直径为6mm。本专利技术较优选地：步骤S3中的拉丝处理为在80～90℃的温度条件下，步骤S2中的药芯锡铋焊线顺次经过转速为30～35rpm的拉丝机、80～85rpm的拉丝机和105～110rpm的拉丝机；所述锡铋系药芯焊丝的直径为0.8mm。本专利技术的目的三在于提供一种锡铋系药芯焊丝在电子封装中的应用。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术锡铋系药芯焊丝在低温锡铋系焊料中引入药芯焊料，产品晶粒细小，成分均匀，不偏析，焊接性能优异，同时，塑性和强度均比实芯锡铋焊丝有较大的提高，可以顺利导入电子封装自动焊接，为低温锡铋焊料大规模进入市场提供了必要条件。附图说明图1是实施例1焊料层的金相显微镜放大图；图2是实施例2焊料层的金相显微镜放大图；图3是实施例4焊料层的金相显微镜放大图；图4是实施例5焊料层的金相显微镜放大图；图5是对比例1焊料层的金相显微镜放大图；图6是各实施例和对比例的XRD衍射谱图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。应该理解的是，本专利技术实施例所述制备方法仅仅是用于说明本专利技术，而不是对本专利技术的限制，在本专利技术的构思前提下对本专利技术制备方法的简单改进都属于本专利技术要求保护的范围。实施例1制备锡铋系药芯焊丝，包括如下步骤：S1：将42Kg锡放入电炉，升温至430℃；然后将58Kg铋放入电炉，升温至500℃，在125rpm搅拌速率条件下搅拌60分钟；降温至400℃，在300rpm搅拌速率条件下搅拌50分钟；降温至155℃，在50rpm搅拌速率条件在搅拌8分钟；然后放入真空泵中，在真空度为-0.8Pa的条件下，搅拌10分钟，搅拌速率为350rpm；最后放入垂直连铸机中，在频率为20KHz、功率为800W条件下进行超声，超声完毕后，在5毫米/3秒的铸棒速度条件下进行铸棒，得直径为90mm、长为220mm的Sn-Bi合金挤压棒；S2：将Sn-Bi合金挤压棒预热至100℃，并保温1小时；然后将100℃的Sn-Bi合金挤压棒放入挤压机中，将2Kg松香基助焊剂放入松香罐中，进行在1mm/s挤压速度条件下挤压，得直径为6mm的药芯锡铋焊线；S3：将药芯锡铋焊线在80℃的温度条件下，步骤S2中的药芯锡铋焊线顺次经过转速为30rpm的拉丝机、80rpm的拉丝机和110rpm的拉丝机，得直径为0.8mm的锡铋系药芯焊丝。实施例2制备锡铋系药芯焊丝，包括如下步骤：S1：将40Kg锡放入电炉，升温至430℃；然后将60Kg铋放入电炉，升温至500℃，在125rpm搅拌速率条件下搅拌60分钟；降温至400℃，在300rpm搅拌速率条件下搅拌50分钟；降温至155℃，在50rpm搅拌速率条件在搅拌8分钟；然后放入真空泵中，在真空度为-0.8Pa的条件下，搅拌10分钟，搅拌速率为350rpm；最后放入垂直连铸机中，在频率为20KHz、功率为800W条件下进行超声，超声完毕后，在5毫米/3秒的铸棒速度条件下进行铸棒，得直径为90mm、长为220mm的Sn-Bi合金挤压棒；S2：将Sn-Bi合金挤压棒预热至100℃，并保温1小时；然后将100℃的Sn-Bi合金挤压棒放入挤压机中，将3Kg松香基助焊剂放入松香罐中，进行在1mm/s挤压速度条件下挤压，得直径为6mm的药芯锡铋焊线；S3：将药芯锡铋焊线在80℃的温度条件下，步骤S2中的药芯锡铋焊线顺次经过转速为30rpm的拉丝机、80rpm的拉丝机和110rpm的拉丝机，得直径为0.8mm的锡铋系药芯焊丝。实施例3制备锡铋系药芯焊丝，包括如下步骤：S1：将45Kg锡放入电炉，升温至430本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡铋系药芯焊丝，其特征在于，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～50wt％的锡和50～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～5wt％。

【技术特征摘要】
1.一种锡铋系药芯焊丝，其特征在于，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～50wt％的锡和50～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～5wt％。2.根据权利要求1所述的锡铋系药芯焊丝，其特征在于，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～45wt％的锡和55～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～3wt％。3.根据权利要求2所述的锡铋系药芯焊丝，其特征在于，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含42wt％的锡和58wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的2wt％。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锡铋系药芯焊丝，其特征在于，所述锡的纯度不小于99.95％，所述铋的纯度不小于99.95％。5.权利要求1至4中任意一项所述的锡铋系药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将锡和铋制成Sn-Bi合金挤压棒；S2：将Sn-Bi合金挤压棒预热至95～110℃，并保温1小时；然后将95～110℃的Sn-Bi合金挤压棒放入挤压机中，将松香基助焊剂放入松香罐中，进行挤压，得药芯锡铋焊线；S3：将药芯锡铋焊线进行拉丝处理，得锡铋系药芯焊丝。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的Sn-Bi合金挤压棒采用下述方法制备：P1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔锋，苏向阳，刘金辉，崔华波，吴宗升，
申请(专利权)人：广州精准机械有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44