高温无铅微冶金焊料，包括A合金粉末和B合金粉末；A合金的熔点和B合金的熔点差70℃～150℃；A合金粉末的质量占比为30％～10％、B合金粉末的质量占比为70％～90％。焊接温度曲线分三段完成，升温阶段、微冶金焊接阶段、降温阶段；微冶金焊接阶段微冶金温度设定的温度区间范围是【280℃～350℃】；微冶金焊接阶段维持时间为120秒～240秒；高温无铅微冶金焊料的合金成分设计配合上特定的回流温度和时间，在形成焊点时发生微冶金过程，产生大量的金属间化合物，消耗掉低熔点Sn相，提高焊点的服役温度，能增加焊点封装强度和温度循环的载荷能力，获得高可靠性无铅高温焊点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钎焊焊料制造，具体涉及一种用于高温焊接的无铅微冶金焊料、锡膏及制备和焊接方法及焊点。
技术介绍
1、微电子和功率半导体装置的器件封装中所用到的钎焊材料，首先需要考虑焊接后产品的应用温度环境。现有技术中的焊料，为了耐受中高温，通常都采用了包含90％以上铅含量的具有较高熔点的含铅焊料。然而考虑到环境友好，2006年7月1日颁布的危害物质限制(rohs)指令已禁止在电子互连和电子封装工业中使用铅基焊料。需要将snpb焊料合金替换为无铅焊料合金。但是现有技术中的无铅焊料合金，要么不能满足中高温焊接的要求，要么其中的高价值贵金属的含量很高，因此其成本也很高，如何开发一种低成本的无铅中高温焊料是有待解决的问题。
2、现有技术中，将待焊接器件焊接到印刷线路板(pcb)上时，通常同一板可能会暴露于多次回流。焊接中回流焊装置设置的温度通常会高于焊料的熔点，以便有温度差或能量差能支持焊点能被熔融完成焊接，因此在多次回流时，已经完成焊接的焊点需要有中高温耐受性，才能够抵抗多次回流焊接工艺，不会导致任何功能失效。若已经完成焊接的焊点的熔点较低时，在回流焊时会二次熔化，从而影响焊点的可靠性。
3、特别在一些高可靠性的应用场合，焊点需要耐受的温度范围很宽，不希望焊点在回流或服役时二次熔化，而是能抵抗回流及服役条件下温度与时间的影响。
4、因此开发一种在焊接过程中，焊接温度适宜，有能耐受多次回流以及服役条件下温度循环，还能兼顾价格和工艺实现条件的无铅高温焊料非常具有挑战性。
5、名词解释：
6、本专利技术申请文件中使用“合金”一词的用意是，一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的、有金属性质的固体产物。
技术实现思路
1、本专利技术的技术方案克服了现有技术的缺点，从封装工艺作为突破口，配合特定的焊料配方，解决了无铅高温焊料，其焊接后服役温度相对其焊接温度的差距不足够的问题，开发了一种高温无铅微冶金焊料，能实现高温度条件下的无铅焊接，且具有可靠的温度循环载荷能力。
2、本申请中解决上述技术问题的技术方案是一种高温无铅微冶金焊料，包括a合金粉末和b合金粉末；a合金的熔点和b合金的熔点差70℃～150℃；a合金粉末的质量占比为30％～10％、b合金粉末的质量占比为70％～90％。
3、a合金包括sn-ag-cu合金；sn-ag-cu合金中各组分质量占比为sn：95.5％-99％，ag：0.3％-3.8％，cu：0.5％-0.7％。
4、a合金包括sn-sb合金，合金中各组分质量占比分别为sn：89.5％-95％，sb:5％-10％,ni：0％-0.5％。
5、b合金包括sn-sb-ag-cu合金，合金中各组分质量占比分别为sn：37％-42％，sb:35％-50％，ag：12％-15％，cu:0％-6％,bi：0％-3％；且b合金中sn、sb、ag、cu的质量百分比满足关系式：a＝1.463b+0.366c+1.558d+e，其中a值为sn的质量百分比，b值为sb的质量百分比，c值为ag的质量百分比，d值为cu的质量百分比，e值的取值范围为-0.4≤e≤-0.2。
6、上述的高温无铅微冶金焊料，还包括c合金粉末；c合金包括sn-sb合金，合金中各组分质量占比分别为sn：89.5％-95％，sb:5％-10％,ni：0％-0.5％；a合金粉末的质量占比为25％～5％、b合金粉末的质量占比为70％～90％，c合金粉末的质量占比为25％～5％。
7、a合金粉末的颗粒尺寸为1μm～50μm；b合金粉末的颗粒尺寸为1μm～50μm；c合金粉末的颗粒尺寸为1μm～50μm。
8、上述的高温无铅微冶金焊料，还包括微纳米d金属粉末；微纳米d金属的熔点温度大于400℃；a合金粉末的质量占比为10％～27％、b合金粉末的质量占比为70％～87％，d金属粉末的质量占比为0.1％～3％。
9、上述的高温无铅微冶金焊料，包括以下任意一项技术特征：特征tc1：d金属为ag；特征tc2：d金属为cu；特征tc3：d金属为fe；特征tc4：d金属为ce；特征tc5：d金属为ni；特征tc6：d金属为co；特征tc7：d金属为mn；特征tc8：d金属为银包铜agcu，组分质量占比为ag10％～30％，cu70％～90％。
10、a合金粉末的颗粒尺寸为1μm～50μm；b合金粉末的颗粒尺寸为1μm～50μm；微纳米d金属粉末的尺寸为100nm～10μm。
11、本申请中解决上述技术问题的技术方案还可以是一种高温无铅微冶金锡膏，包括上述的高温无铅微冶金焊料。
12、本申请中解决上述技术问题的技术方案还可以是一种用于高温无铅微冶金焊料的制备方法，分别单独制备a合金粉末、b合金粉末；a合金的熔点和b合金的熔点差70～150℃；将a合金粉末和b合金粉末混合形成微冶金焊粉；a合金粉末的质量占比为10％～30％、b合金粉末的质量占比为70％～90％。
13、上述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，单独制备c合金粉末；将a合金粉末、b合金粉末和c合金粉末混合形成微冶金焊粉；a合金粉末的质量占比为25％～5％、b合金粉末的质量占比为70％～90％，c合金粉末的质量占比为25％～5％。
14、上述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，单独制备微纳米d金属粉末，微纳米d金属的熔点温度大于400℃；微纳米d金属粉末的尺寸为100nm～10μm(微米)；将a合金粉末、b合金粉末和d金属粉末混合形成微冶金焊粉；a合金粉末的质量占比为10％～27％、b合金粉末的质量占比为70％～87％，d金属粉末的质量占比为0.1％～3％。
15、上述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，基于微冶金焊粉，加入与其匹配的助焊剂或助焊胶，搅拌成微冶金锡膏、锡胶。
16、本申请中解决上述技术问题的技术方案还可以是一种高温无铅微冶金焊接方法，基于上述的高温无铅微冶金焊料，或基于上述的高温无铅微冶金锡膏焊接温度曲线分三段完成，升温阶段、微冶金焊接阶段、降温阶段；微冶金焊接阶段微冶金温度设定的温度区间范围是【280℃～350℃】；微冶金阶段维持时间为120秒～240秒；微冶金封装焊料在焊接中发生微冶金过程。
17、高温无铅微冶金焊接方法中，升温阶段的温度从25℃升温至280℃，升温速率为3℃/秒～6℃/秒，升温时间45秒～90秒；降温阶段的温度从350℃降温至80℃，降温速率为3℃/秒～8℃/秒。
18、本申请中解决上述技术问题的技术方案还可以是一种高温无铅微冶金焊接所形成的焊点，焊点组分包括sn-sb-ag-cu合金，合金中各组分质量占比分别为sn：37％-42％，sb:28％-44％，ag：8％-13％，cu:0％-7％,bi：0％-3％，及0～0.1％的其他金属，其他金属包括ni、fe、co、mn、ce、au中的任意一种或多种；焊点合金中sn、sb、ag、cu本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
2.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
3.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
4.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
6.基于权利要求5所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
9.基于权利要求7所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
10.一种高温无铅微冶金锡膏，其特征在于，
11.一种用于高温无铅微冶金焊料的制备方法，其特征在于，
12.根据权利要求11所述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，其特征在于，
13.根据权利要求11所述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，其特征在于，
14.根据权利要求11至13任意一项所述的高温无铅微冶金焊料的制备方法，其特征在于，</p>15.一种高温无铅微冶金焊接方法，其特征在于，
16.基于权利要求15所述的高温无铅微冶金焊接方法，其特征在于，
17.一种高温无铅微冶金焊接所形成的焊点，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
2.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
3.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
4.基于权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
6.基于权利要求5所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，
9.基于权利要求7所述的高温无铅微冶金焊料，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王思远，徐朴，刘硕，张胜根，
申请(专利权)人：深圳市福英达工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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