二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料及其制备方法，二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料包括锡银锌焊料及质量为锡银锌焊料的０．０１～１％的二硼化镁颗粒，按重量份，锡银锌焊料包括锡８０～９８份、银０．１～５份、锌０．１～５份。二硼化镁的加入使得锡银锌焊料具有更好的力学性能，可以更好地在热冲击环境工作条件下服役，服役寿命长。本发明专利技术的焊料的制备方法为：先制得钮扣状的锡银锌焊料，然后二硼化镁颗粒与钮扣状锡银锌焊料一起，于真空保护下，加热至２３０～２８０℃，搅拌均匀后，冷却即得，该方法简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无铅焊料
，特别是一种增强型锡银锌复合焊料及其制 备方法。
技术介绍
当前，新型无铅焊料的研究已成为材料科学的重要和前沿课题之一，开发 无铅焊料产品是环保的要求、是世界经济发展的大趋势。焊点作为电路板上起连接、导电及导热作用的结构，承受着电子器件与基 板材料热膨胀系数不同所产生的大部分剪切应力，当电子设备反复运行时，处 于热循环中的焊点将受到剪切力的交替作用，导致焊点开裂，导致电子系统发 生故障，因此，要求焊料具有优越的综合性能特别是力学性能、热疲劳性能等 以满足应用的需要。在已有成熟的焊料中采用复合的方法加入增强颗粒以提高焊料的性能一 直是许多研究者努力的方向。如美国Akron大学的研究人员在锡铅焊料中加 入质量比为1 2%氧化钛纳米颗粒生成复合焊料使得焊料的显微硬度提高了 50%,但是由于该焊料仍然是基于含铅焊料，不能满足环保的要求。中国专利技术专利200510013430.8记载了一种氧化锆纳米颗粒增强型锡银复 合焊料，主要是在质量比为96.5: 3.5的纯度为99.99%的锡和银的共晶无铅焊 料中，加入1 2%的粒径为20 30纳米的氧化锆颗粒，氧化锆纳米颗粒的加 入能显著细化无铅焊料在铸态的组织，显微硬度提髙了 15 30%,且能抑制 大块金属间化合物的生长。因此，利用增强颗粒可改善焊料合金的性能的特点， 积极开发具有优越力学性能和热疲劳性能的焊料成为当前焊料研究的重要内 容。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合 焊料，该复合焊料力学性能及热疲劳性能优越，焊点服役寿命长，且制备简单。 为解决以上技术问题，本专利技术采取如下技术方案一种二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料，其包括锡银锌焊料及质量为锡 银锌焊料的0.01 1%的二硼化镁颗粒，按重量份，所述的锡银锌焊料包括锡80 98份、银0.1 5份、锌0.1 5份。优选的，所述的二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料包括锡银锌焊料及质 量为锡银锌焊料的0.1 1%的二硼化镁颗粒。二硼化镁颗粒的粒径优选为0.05 10fim。为提髙焊料润湿性，所述的锡银锌焊料还包括5份以下的铋或4份以下的铟。为细化焊料组织，所述的锡银锌焊料还包括5份以下的稀土元素。 为提髙焊料的抗氧化性，所述的锡银锌焊料还包括2.5份以下的镓或3份 以下的磷。本专利技术还要提供一种上述的二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料的制备 方法，该制备方法的依次包括如下步骤① 、将锡、银、锌按配方在惰性气体保护下的真空熔炼炉中加热至熔化， 同时搅拌，待合金混合均匀后，水冷凝固，重复加热熔化、搅拌和水冷凝固步 骤直至得到直径3.0 3.5cm的钮扣状锡银锌焊料；② 、按配方将二硼化镁颗粒与由①所得锡银锌焊料一起，于真空保护下， 加热至230 2801C,搅拌均匀后，冷却得所述的二硼化镁颗粒增强型锡银锌 复合焊料。由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点 本专利技术的焊料以锡银锌焊料为基体，向其中加入有与锡银锌焊料基体有良 好的润湿性的二硼化镁颗粒，二硼化镁在低温下是良好的超导体，在室温下导 电性能与铜相似，二硼化镁颗粒的加入使得锡银锌焊料具有更好的力学性能， 可以更好地在热冲击环境工作条件下服役，服役寿命长。另外，本专利技术的焊料 制备方法简单。附图说明图1为0.1。/。MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn的金相显微组织；图2为0.5。/。MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%In的金相显微组织；图3为1。/oMgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%Ga的金相显微组织；图4为不同含量MgB2增强Sn-3.5。/。Ag-0.9。/。Zii显微硬度测量结果；图5为不同含量MgB2增强Sn-3.5。/。Ag-0.9。/。Zn-l。/。In显微硬度测量结果；图6为不同含量MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%Ga显微硬度测量结4果。具体实施方式实施例1按照本实施例的二硼化镁颗粒增强型锡银铎复合焊料的包括锡银锌焊料 及0.1%的二硼化镁颗粒。二硼化镁颗粒平均大小为8fim,锡银锌焊料中，锡、 银、锌的质量比为95.6:3.5:0.9。将该例的焊料记为0.1。/。MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zii,其制备过程如下① 、将纯度为99.99%的锡、银、锌按配方比在氩气保护下的真空熔炼炉 中加热到1200X:熔化，同时加以磁搅拌，以使合金成分均匀，然后水冷凝固， 再将合金翻转后重新加热到1200X:熔化，同时加以磁搅拌并水冷，这样反复 至少五次，得到直径为3.0 3.5cm的钮扣状的锡银锌焊料；② 、按配方将二硼化镁颗粒与由①所得锡银锌焊料一起放入真空保护下的 坩埚中，加热至280 r并搅拌均匀后，水冷得所述的0.1。/。MgB2增强 Sn-3.5%Ag-0.9%Zn,其金相显微组织见图1。实施例2按照本实施例的二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料包括锡银锌焊料及 0.5%的二硼化镁颗粒。二硼化镁颗粒平均大小为8jim。锡银锌焊料由锡、银、 锌、铟按质量比为94.6:3.5:0.9:1组成。将本例的焊料标记为0.5%MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%In,其制 备过程如下① 、将纯度为99.99%的锡、银、锌、铟按配方比在氩气保护下的真空熔 炼炉中加热到12001C熔化，同时加以磁搅拌，以使合金成分均匀，然后水冷 凝固，再将合金翻转后重新加热到12001C熔化，同时加以磁搅拌并水冷，这 样反复至少五次得直径为3.0 3.5cm的钮扣状的锡银锌焊料；② 、按配方将二硼化镁颗粒与由①所得锡银锌焊料一起放入真空保护下的 坩埚中，加热至270 TC并搅拌均匀后，水冷得所述的0.5n/。MgB2增强 Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%In,其金相显微组织见图2。实施例3按照本实施例的二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料包括锡银锌焊料及 1%的二硼化镁颗粒。二硼化镁颗粒平均大小为8pm。锡银锌焊料由纯度为 99.99%的锡、银、锌、镓按质量比为94.6:3.5:0.9:1组成。将本例的焊料标记为1。/。MgB2增强Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%Ga,其制备 过程如下① 、将纯度为99.99%的锡、银、锌、镓按配方比在氩气保护下的真空熔 炼炉中加热到1200TC熔化，同时加以磁搅拌，以使合金成分均匀，然后水冷 凝固，再将合金翻转后重新加热到1200'C熔化，同时加以磁搅拌并水冷，这 样反复至少五次得直径为3.0 3.5cm的钮扣状的锡银锌焊料；② 、按配方将二硼化镁颗粒与由①所得锡银锌焊料一起放入真空保护下的 坩埚中，加热至260 C并搅拌均勾后，水冷得所述的l%MgB2增强 Sn-3.5%Ag-0.9%Zn-l%Ga，其金相显微组织见图3。采用维氏显微硬度测试法对上述三个实施例的增强型复合焊料进行了力 学性能测试，测试过程中，载荷为10g,加载时间为5s，在实验中对于每个试 样作10次测试，测试数据的算术平均值作为试样维氏显微硬度值。测试结果 见图4 图6。由图4 6可见，随着MgB2含量的提髙，焊料的显微硬度逐渐升高，在 MgB2颗粒的加入量在0.01 l范围内，随着MgB2含量的增多，焊料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二硼化镁颗粒增强型锡银锌复合焊料，其特征在于：它包括锡银锌焊料及质量为锡银锌焊料的０．０１～１％的二硼化镁颗粒，按重量份，所述的锡银锌焊料包括锡８０～９８份、银０．１～５份、锌０．１～５份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永长，徐荣雷，韦晨，马宗青，赵倩，王文忠，
申请(专利权)人：太仓市南仓金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]