一种锡基复合钎料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种锡基复合钎料，该锡基复合钎料由三层组成，上、下两层均为Sn

【技术实现步骤摘要】
一种锡基复合钎料及其制备方法


[0001]本专利技术属于焊接材料领域，尤其涉及一种锡基复合钎料及其制备方法。

技术介绍

[0002]Sn
‑
Pb焊料以其焊接性能好、在Cu基板上的润湿性能良好、熔点低等优点，长期以来被广泛应用于现代电子线路板的连接和组装中。但由于铅及其化合物属于有毒物质，长期使用会给人类生活环境和安全带来较大的危害，因此，在电子制造业实行无铅化已势在必行。
[0003]近年来，开发的无铅焊料主要包括Sn
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Ag系、Sn
‑
Cu系、Sn
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Ag
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Cu系无铅焊料。其中，Sn
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3.5Ag钎料由于具有较好的综合性能，成为应用较广泛的Sn
‑
Pb钎料替代品。但是，由于相较于传统的Sn
‑
37Pb共晶钎料，Sn
‑
3.5Ag钎料中Sn含量高达90％以上，更易被氧化。经分析所形成的氧化膜主要成分为SnO、SnO2等，这种氧化膜形成后对保护熔体表面防止进一步氧化的作用不强，抗氧化性较差。除此之外，现有的无铅焊料与Sn
‑
Pb焊料相比，在润湿性、铺展性方面也有较大差距。特别是，随着陶瓷材料在集成电路基板、电子封装等电子领域应用越来越多，如何提高无铅焊料的浸润性，尤其是对陶瓷材料的浸润性，显得尤为重要。
[0004]因此，亟待开发一种高性能的无铅焊料，以适应其在不同场景下的应用需要。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术以Sn
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P
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Ni三元合金与Sn
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Ag
‑
Ti三元合金复合，得到的三层结构锡基复合钎料，相较于现有的Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金具有更优异的抗氧化性、润湿性、铺展性。
[0006]本专利技术具体方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种锡基复合钎料，该锡基复合钎料由三层组成，上、下两层均为Sn
‑
P
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Ni三元合金；中间层为Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金；
[0008]Sn
‑
P
‑
Ni三元合金按重量百分比包括：P 0.01
‑
0.15％、Ni为0.02
‑
2.5％，余量为Sn；Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金按重量百分比包括：Ag 2.0
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4.5％、Ti 3.0
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5.0％，余量为Sn。
[0009]优选地，上、中、下三层的厚度比为0.2
‑
0.5:1.5
‑
2.5:0.2
‑
0.5。
[0010]优选地，Sn
‑
P
‑
Ni三元合金按重量百分比包括：P 0.01
‑
0.08％，Ni 1.0
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1.6％，余量为Sn。
[0011]优选地，Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金按照重量百分比包括，Ag 3.5％、Ti 4％，余量为Sn。
[0012]本专利技术还提供了所述锡基复合钎料的制备方法，是按Sn
‑
P
‑
Ni三元合金带材/Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金带材/Sn
‑
P
‑
Ni三元合金带材顺序叠合得到三明治结构，经轧制复合，扩散退火，精轧，得到。
[0013]与现有技术相比，本专利技术有益效果为：
[0014]本专利技术通过钎料结构以及组成、配比设计提供了一种兼具润湿性、铺展性以及抗氧化性的锡基复合钎料，为无铅焊料在电子封装等领域应用提供了更多的选择。
[0015](1)润湿、铺展性：本专利技术以Sn
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P
‑
Ni三元合金作为上、下层的钎料成分与Sn
‑
Ag
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Ti三元合金复合；在焊接过程中，一方面钎料中少量的P、Ni在焊接过程中发挥自熔性，能够破坏母材表面的致密的氧化膜，提高对母材的润湿性；另一方面，位于上、下层的Sn
‑
P
‑
Ni合金在钎焊过程中能够先润湿母材并在母材上形成液体通道，有利于中间层Sn
‑
Ag
‑
Ti合金的铺展；由此得到的锡基复合钎料具有优异的润湿和铺展性能；
[0016](2)抗氧化性：Sn
‑
Ag
‑
Ti钎料中易氧化成分主要是Sn和活性成分Ti，将其作为中间层，含有少量P、Ni的Sn
‑
P
‑
Ni作为上下层能够使得复合钎料抗氧化性能显著提高，抗氧化性提高原因主要在于：P在熔融合金液中易于富集在液态合金的表面，能够优先与大气中的氧反应，反应形成的表面氧化层相较于SnO/SnO2更为致密为保护性氧化层可以组织液态合金继续氧化；
[0017](3)接头强度：复合钎料中的Ti与Ni在熔融状态下容易结合反应生成塑性相，在消耗一部分活性Ti的同时生成的塑性相能够提高钎料的润湿性和焊缝的塑性变形能力；并且能够降低复合钎料与陶瓷母材如氧化铝的热膨胀系数差，从而使陶瓷能够在钎焊过程中松弛残余应力，得到高强度的连接接头。
具体实施方式
[0018]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明，但是应该明确提出这些实施例用于举例说明，但是不解释为限制本专利技术的范围。
[0019]以下实施例所述锡基复合钎料均采用如下方法制备得到：按Sn
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P
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Ni三元合金带材/Sn
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Ag
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Ti三元合金带材/Sn
‑
P
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Ni三元合金带材顺序叠合得到三明治结构，经轧制复合，扩散退火，精轧，得到。
[0020]实施例1
[0021]一种锡基复合钎料，该锡基复合钎料由三层组成，上、下两层均为Sn
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P
‑
Ni三元合金；中间层为Sn
‑
Ag
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Ti三元合金；上、中、下三层的厚度比为0.5:1.5:0.5；其中：
[0022]Sn
‑
P
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Ni三元合金按重量百分比包括：P 0.08％、Ni为1.0％，余量为Sn；Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金按重量百分比包括：Ag 3.5％、Ti 4.0％，余量为Sn。
[0023]实施例2
[0024]一种锡基复合钎料，该锡基复合钎料由三层组成，上、下两层均为Sn
‑
P
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Ni三元合金；中间层为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡基复合钎料，其特征在于，该锡基复合钎料由三层组成，上、下两层均为Sn
‑
P
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Ni三元合金；中间层为Sn
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Ag
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Ti三元合金；Sn
‑
P
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Ni三元合金按重量百分比包括：P 0.01
‑
0.15％、Ni为0.02
‑
2.5％，余量为Sn；Sn
‑
Ag
‑
Ti三元合金按重量百分比包括：Ag 2.0
‑
4.5％、Ti 3.0
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5.0％，余量为Sn。2.根据权利要求1所述的锡基复合钎料，其特征在于，上、中、下三层的厚度比为0.2
‑
0.5:1.5
‑
2.5:0.2
‑
0.5。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，钟海锋，冯斌，顾小龙，金叶挺，
申请(专利权)人：浙江亚通焊材有限公司，
类型：发明
国别省市：