一种Sn-Zn-Bi-In系无铅钎料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Sn

【技术实现步骤摘要】
一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电子生产
，涉及一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料。
[0002]本专利技术还涉及一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法。

技术介绍

[0003]目前国内电子电路行业锡铅焊料使用极其广泛并且用量巨大，为我国 GDP增长做出了杰出贡献。对于传统钎料铅成分过高，已经引起了广泛关注。我国工业无铅化旅程漫长而艰辛，电子产品无铅化早早被提上日程，不仅仅是对于工业成本的节约与工业产品的安全性，更是对我国环境保护有着重要意义。经过漫长的探索，相关研究人员发现Sn
‑
In，Sn
‑
Cu，Sn
‑
Bi以及Sn
‑
In 等可观的二元无铅钎料合金系，其中Sn
‑
In，Sn
‑
Zn表现出更好的发展潜力。因为锌其成本低廉、来源广泛，Sn
‑
Zn拥有良好的机械性能以及Sn
‑
Zn是二元合金中熔点最接近传统的Sn
‑
Pb钎料的特点，所以在无铅钎料开发方面，只需添加合理微量的合金元素，无需大规模调整生产工艺，便可实验无铅钎料产业化，并进行大规模生产。
[0004]向钎料中添加微量合适的元素也可以改善其性能，比如提高湿润性和电导率、降低合金熔点以及有效改善力学性能。因此本文将为新型无铅钎料生产以及无铅钎料技术研发提供一定理论基础。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料，改善Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In无铅钎料的润湿性、抗氧化性、力学性能和导电率性能。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法。
[0007]本专利技术所采用的第一个技术方案是，一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料，按质量百分比包括8％Zn，0～8％Bi，In0.5％，余量为Sn。
[0008]本专利技术所采用的第二个技术方案是，一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法，具体按以下步骤实施：
[0009]步骤1，按质量百分比分别称取8％Zn，0～8％Bi，In0.5％，余量为Sn，称取后对各组分进行清洗；
[0010]步骤2，将称取的Sn、Zn倒入石英坩埚中进行熔融，熔融后倒入模具中得到合金1；
[0011]步骤3，将合金1与Bi、In进行熔融，熔融后倒入模具得到合金2；
[0012]步骤4，将熔炼好的合金2倒入模具冷却，得到Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料。
[0013]本专利技术的第二个技术方案的特点还在于：
[0014]其中步骤2中，将称取的Sn、Zn利用球磨处理进行粉末合金化处理，球磨转速为320r/min～350r/min，球磨时间为12h～14h；熔融温度为400℃～550℃；
[0015]其中步骤1中各组分分别为纯Sn、纯Zn、纯Bi，纯In；
[0016]其中步骤1中清洗过程采用超声清洗，清洗15min，清洗后烘干；
[0017]其中步骤2中熔融过程为：在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为420℃
～450℃，待材料完全熔融后，保温25min，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌；
[0018]其中步骤3中熔融过程为：在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为800℃～1100℃，待材料完全熔融后，保温25min，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌，最后倒入模具中得到合金2。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术的一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料较其他同系钎料，剪切、抗拉强度等力学性能均有所提高，导电性较好，综合性能好；同时原材料来源广泛，成本低廉，熔点接近Sn
‑
Pb二元共晶钎料，成分工艺无需做较大改变，就可以实现大规模生产。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0022]本专利技术提供了一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料，各组分按质量百分比包括 Zn 8％，Bi 0
‑
8％，In 0.5％，Sn余量；
[0023]本专利技术还提供了一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法，具体按以下步骤实施：
[0024]步骤1，将接近100％纯度的Sn粒、Zn粒、Bi粒、In粒钎料成分，按照合金成分，用电子天平称取所需克数，使用超声清洗的方式清理掉合金粒杂质，清洗15min，清洗后烘干；
[0025]步骤2，将Sn、Zn放入石英坩埚，在真空环境下进行熔融,设置温度为 420～450℃，待材料完全熔融后，保温25min，为了保证钎料充分且均匀分布，将加热完成后的钎料在管式炉中反复熔炼多次，并进行搅拌,最后倒入模具中得到合金1；
[0026]步骤3，将合金1与Bi、In在真空环境下的管式炉内进行熔融，设置温度为800～1100℃，待材料完全熔融后，保温25min，为了保证钎料充分且均匀分布，将加热完成后的钎料多次熔炼并伴随搅拌，最后倒入模具中得到合金2；
[0027]步骤4，将熔炼好的合金2倒入模具等待其冷却。
[0028]本专利技术的Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的各组元合金元素的功能和作用如下：
[0029]Sn元素可使钎料熔点降低，改善钎料铺展性能，提高剪切强度；
[0030]Zn元素可以改善钉料的硬度和抗剪强度；
[0031]Bi元素可以提升Sn
‑
Zn合金系中金属间化合物Cu5Zn8的生长活化能，从而可以有效抑制Cu5Zn8化合物的生长，有利于改善合金力学性能；Bi元素能够改善Sn
‑
Zn合金在Cu上的铺展性。
[0032]In元素可以减小熔焊路程，细化钎料组织，可以提高钎料耐腐蚀性能；
[0033]实施例1
[0034]一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料，其特征在于，按质量百分比包括8％Zn，0～8％Bi，In0.5％，余量为Sn。2.一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：步骤1，按质量百分比分别称取8％Zn，0～8％Bi，In0.5％，余量为Sn，称取后对各组分进行清洗；步骤2，将称取的Sn、Zn倒入石英坩埚中进行熔融，熔融后倒入模具中得到合金1；步骤3，将合金1与Bi、In进行熔融，熔融后倒入模具得到合金2；步骤4，将熔炼好的合金2倒入模具冷却，得到Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料。3.根据权利要求1所述的一种Sn
‑
Zn
‑
Bi
‑
In系无铅钎料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将称取的Sn、Zn利用球磨处理进行粉末合金化处理，球磨转速为320r/min～350r/min，球磨时间为12h～14h；熔融温度为400℃～550℃。4.根据权利要求1所述的一种Sn<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，王新宝，高俊，张志强，朱子越，李毅，刘峻青，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：