【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高sac/cu焊点可靠性的方法，属于无铅焊料。
技术介绍
1、近年来国内外焊接行业长期以来一直存在着焊接接头可靠性问题的研究，焊点的界面结构对焊点的可靠性特别重要。sn-ag-cu系无铅焊料具有十分优异的机械性能，同时其焊料在高温的情况下，依旧有非常好的稳定性，同时与cu基板之间的兼容也比较优秀。然而，与传统的snpd焊料相比，sac系无铅焊料的润湿性相对较差。此外，sac系无铅焊料的高ag含量将导致脆性ag3sn相的形成，会对焊料合金的机械性能产生不利影响，同时降低sac/cu焊点可靠性。
2、为了解决这些问题，一种广泛使用的方法是将纳米颗粒引入焊料，可以改善imc层形貌，抑制imc层生长。因此从焊接界面出发，在分析sac/cu的基础上，焊料中增加纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒，可以通过抑制界面层的生长、阻碍位错运动、抑制裂纹扩展，使焊料焊点的抗蠕变性能、抗热疲劳性能及常规力学性能等得到改善与强化，从而提高焊点的可靠性。
3、本专利技术是以sn3.0ag0.5cu焊膏为基体，通过添加增强相纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒，防止sac/cu焊点中出现粗大的金属间化合物，改善了焊点的微观组织，提高sac/cu焊点可靠性，提升焊料合金的性能，同时控制成本。
技术实现思路
1、针对现有sac/cu焊点可靠性差的技术问题，本专利技术提出一种提高sac/cu焊点可靠性的方法，即以sn3.0ag0.5cu焊膏为基体，通过添加适当的增
2、一种提高sac/cu焊点可靠性的方法，通过在sac305复合锡膏中添加纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒以防止sac/cu焊点中出现粗大的金属间化合物，提高sac/cu焊点可靠性，具体步骤如下：
3、将纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒加入到sn3.0ag0.5cu焊锡膏中，超声混匀得到改性sn3.0ag0.5cu焊锡膏。
4、所述纳米ag3sn颗粒的添加量为sn3.0ag0.5cu焊锡膏质量的0.15％，纳米cu6sn5颗粒的添加量为sn3.0ag0.5cu焊锡膏质量的0.05～0.15％。
5、所述纳米ag3sn颗粒的制备方法，包括以下具体步骤：
6、(1)将辛酸亚锡、硝酸银和1,10-菲罗啉依次加入到无水甲醇中，混合均匀得到溶液a；优选地，所述辛酸亚锡和硝酸银的摩尔比为1:1，溶液a中硝酸银浓度为0.045～0.05mol/l，1,10-菲罗啉与无水甲醇的固液比g:ml为2.7～3.0:100；
7、(2)将硼氢化钠溶解到氨水溶液中得到碱性溶液b；优选地，所述氨水溶液的质量浓度为5.0～5.6％，硼氢化钠与氨水溶液的固液比g:ml为1.71～1.90:10；
8、(3)将过量的碱性溶液b逐滴滴入溶液a中，在温度30～50℃下超声反应20～30min，固液分离，固体经乙醇清洗，真空干燥，研磨得到纳米ag3sn颗粒；优选地，所述碱性溶液b的滴加速率为2～3滴/s。
9、所述纳米cu6sn5颗粒的制备方法，包括以下具体步骤：
10、(1)将氯化亚锡和二水合氯化铜溶解于去离子水中，加入六偏磷酸钠并混合均匀，得到混合溶液c；所述氯化亚锡和二水合氯化铜的摩尔比为5:6，混合溶液c中氯化亚锡浓度为0.10～0.15mol/l，六偏磷酸钠与去离子水的固液比g:ml为0.8～1.0:100；
11、(2)将硼氢化钠溶解到去离子水中得到还原剂溶液d；所述还原剂溶液d中硼氢化钠的浓度为5.4～5.5g/l；
12、(3)过量的混合溶液c加入到还原剂溶液d中并在温度30～40℃下恒温反应30～40min，固液分离，固体经乙醇清洗，真空干燥，研磨得到纳米cu6sn5颗粒。
13、在sac305复合锡膏中添加纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒以提高sac/cu焊点可靠性的原理：由于高表面能，cu6sn5 nps在界面imcs的表面上表现出高的吸附敏感性。这层cu6sn5 nps充当原子扩散的屏障，降低了界面能，抑制了界面imcs的生长。在sac305焊料中加入纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒后，焊料基体中存在的二次ag3sn和cu6sn5 imc相被细化，并促进了分散强化，抑制了力在焊料基体中的传播，产生了更好的抗变形性能。
14、润湿性测量方法：
15、称取一定量(0.25±0.01g)的改性后的sn3.0ag0.5cu焊锡膏放置在用丙酮和酒精清洁的铜基板(40mm×40mm×0.2mm)上，然后将样品放在加热平台上，获得铺展样品，利用imagej软件测量润湿面积。
16、抗拉强度测量方法：
17、将cu棒依次使用丙酮和无水乙醇进行超声清洗以去除cu棒表面氧化层和污垢，然后对(5mm×5mm)的端面打磨抛光备用；将两根cu棒按照一条直线摆放在高温玻璃上，且控制两根铜棒的间距为0.5mm。在两根铜棒间隔涂抹助焊剂，将其置于加热平台，在两根铜棒间隔间添加改性后的sn3.0ag0.5cu焊锡膏进行焊接，获得焊点；使用800目、1200目和2000目的砂纸将焊点四个侧面进行打磨，标号后用拉伸强度试验机测量其抗拉强度。
18、本专利技术的有益效果是：
19、(1)本专利技术以sn3.0ag0.5cu焊膏为基体，通过添加增强相纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒，改善了焊点的微观组织，提升焊料合金的性能；
20、(2)本专利技术纳米增强颗粒可以通过抑制界面层的生长、阻碍位错运动、抑制裂纹扩展，使焊料焊点的抗蠕变性能、抗热疲劳性能及常规力学性能等得到改善与强化，从而提高焊点的可靠性；
21、(3)本专利技术添加ag3sn纳米颗粒和cu6sn5纳米颗粒改善焊料润湿性能，有效抑制界面imc层的生长，提升焊接后焊点稳定性，改善无铅焊料的焊接性能和焊点的机械性能，提高可靠性。
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1.一种提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于，通过在SAC305复合锡膏中添加纳米Ag3Sn颗粒和纳米Cu6Sn5颗粒以防止SAC/Cu焊点中出现粗大的金属间化合物，提高SAC/Cu焊点可靠性，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：纳米Ag3Sn颗粒的添加量为Sn3.0Ag0.5Cu焊锡膏质量的0.15％，纳米Cu6Sn5颗粒的添加量为Sn3.0Ag0.5Cu焊锡膏质量的0.05～0.15％。
3.根据权利要求1所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述纳米Ag3Sn颗粒的制备方法，包括以下具体步骤：
4.根据权利要求3所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(1)中辛酸亚锡和硝酸银的摩尔比为1:1，溶液A中硝酸银浓度为0.045～0.05mol/L，1,10-菲罗啉与无水甲醇的固液比g:mL为2.7～3:100。
5.根据权利要求3所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(2)氨水溶液的质量浓度为5.0～5.6％，硼氢化钠与氨水溶
6.根据权利要求3所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(3)碱性溶液B的滴加速率为2～3滴/s。
7.根据权利要求1所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述纳米Cu6Sn5颗粒的制备方法，包括以下具体步骤：
8.根据权利要求7所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(1)中氯化亚锡和二水合氯化铜的摩尔比为5:6，混合溶液C中氯化亚锡浓度为0.10～0.15mol/L，六偏磷酸钠与去离子水的固液比g:mL为0.8～1.0:100。
9.根据权利要求7所述提高SAC/Cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(2)还原剂溶液D中硼氢化钠的浓度为5.4～5.5g/L。
...【技术特征摘要】
1.一种提高sac/cu焊点可靠性的方法，其特征在于，通过在sac305复合锡膏中添加纳米ag3sn颗粒和纳米cu6sn5颗粒以防止sac/cu焊点中出现粗大的金属间化合物，提高sac/cu焊点可靠性，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述提高sac/cu焊点可靠性的方法，其特征在于：纳米ag3sn颗粒的添加量为sn3.0ag0.5cu焊锡膏质量的0.15％，纳米cu6sn5颗粒的添加量为sn3.0ag0.5cu焊锡膏质量的0.05～0.15％。
3.根据权利要求1所述提高sac/cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述纳米ag3sn颗粒的制备方法，包括以下具体步骤：
4.根据权利要求3所述提高sac/cu焊点可靠性的方法，其特征在于：所述步骤(1)中辛酸亚锡和硝酸银的摩尔比为1:1，溶液a中硝酸银浓度为0.045～0.05mol/l，1,10-菲罗啉与无水甲醇的固液比g:ml为2.7～3:100。
【专利技术属性】
技术研发人员：荣林，严继康，王彪，李艾珂，胥佳怡，杨皓明，赵建华，刘江山，冷曼希，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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