本发明专利技术涉及太阳能电池热浸镀用无铅焊料及制备方法；其中焊料的组分和质量百分含量纯度为99.99％的质量比为98.9～93.5∶1～4∶0.1～2.5锡铋锑无铅焊料，在此基础上加入0～3的铟、0～0.5的银、0～2的锌、0～2的铜、0～1的铝和0～1的稀土元素及0～1磷。由Sb替代了Ag组元，大大降低了焊料合金的成本，保持了传统锡铅焊料优点，提高了焊料的利用率，节约了材料，提高了可焊性，在铜片镀锡中改善表面质量，使太阳能的生产水平和产品质量提高到一个新水平。以这种高性能焊料合金为研究对象，使其满足工业应用要求，具有良好的发展前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池热浸渡用锡铋锑系低成本高性能无铅焊料，属于无铅电子封装技术。
技术介绍
太阳能是取之不尽的清洁能源，目前利用太阳能转换为电能的主要方式是太阳能电池，世界各国普遍重视和发展太阳能，这是一项重要的发展战略。进入21世纪以来，全球太阳能电池产量迅速增长，中国的太阳能电池产量以迅猛之势持续扩大，2009年中国太阳能电池产量已居世界第一位，估计超过全球的40%。而封装是太阳能电池的关键步骤，良好的封装工艺可以使电池的寿命得到保证，增强电池的抗击强度。作为汇流带的铜片需要镀锡后才能使太阳能电池得到更好的性能。Sn-Pb钎料在各方面的优越性，使其成为过去电子封装领域广泛使用的封装材料，但鉴于铅的危害，目前全球许多国家和组织都通过立法限制其使用，中国作为未来的封装大国，我们必须积极转变发展方式，跟上世界脚步，积极发展绿色电子封装材料也即无铅钎料，应该看到无铅化已成为电子制造锡焊技术不可逆转的潮流。绿色电子封装材料主要包括替代传统含铅钎料的无铅钎料及配套钎剂、无铅焊膏及导电胶等。目前针对于无铅钎料的研究较多，因为它是实现电子封装“绿色化”的关键。在Sn-Pb焊料的替代品中，Sn-Ag-Cu是全球公认的最主要的替代品。这种合金具有优良的物理性能和高温稳定性，尤其是共晶合金以焊料润湿性好，强度和塑性高，具有优良的耐热疲劳特性，因此也成为各种无铅焊接工艺中的首选候补焊料，但是Sn-Ag-Cu合金具有较高的Ag含量，而银的高价格直接导致了焊料生产成本的增加，产品竞争力下降。所以开发一种低银含量或无银的，但又能维持高性能的焊料合金，可满足市场应用的无铅焊料成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术目的是提供低成本高性能的锡铋锑系无铅焊料，该焊料由于取消了 Ag的加入，所以降低了生产成本，但其性能仍可满足工业应用要求，尤其润湿性极好，其制备方法简单。为了减少由于Ag含量的下降所导致的性能下降问题，本体系合金中将引入元素 Sb。这是因为Sb能提高合金的硬度、抗拉强度及屈服强度，改善焊料合金的润湿性能，使疲劳寿命延长。同时加入适量Bi组元，降低焊料合金的熔点，可使焊料熔点降低到200°C左右，提高焊料合金的蠕变特性，增大其拉伸强度及硬度，同时，Bi也是有效抑制“锡瘟”和锡晶须产生的元素之一。本专利技术是通过下述技术方案加以实现的，锡铋锑系无铅焊料，其特征在于，纯度为 99. 99%的质量比为98. 9-93. 5 1 4 0. 1 2. 5锡铋锑无铅焊料，在此基础上为提可加入0 3的铟、0 0. 5的银、0 2的锌、0 2的铜、0 1的铝、0 1的稀土元素及 0 1磷以细化组织、提高性能，增加润湿性和抗氧化性。上述的锡铋锑系焊料的制备方法将纯度为99. 99%的锡、铋、锑及各个合金元素铟、银、锌、铜、铝、磷、稀土元素按质量比为98. 9 84. 5 1 5 0.1 2 0 3 0 0.5 0 2 0 1 0 1 0 1在气氛保护下的熔炼炉中加热到500-1300°C熔化(其中稀土元素和磷以预配好的锡稀土、锡磷中间合金的形式加入)，同时加以磁(机械)搅拌，以使合金成分均勻，然后水冷凝固并成型。在真空电弧炉中需要将合金翻转后重新加热到300-600 0C熔化，同时加以磁搅拌并水冷，这样反复至少五次。其中部分成分的无铅焊料光镜照片(如附图说明图1-5所示)。本专利技术优点是在保证其工业应用的前提下，无银加入的焊料合金具有较低的产品成本，本合金具有较低的熔化温度(如图6所示)、较高的拉伸强度和较高的显微硬度(如表1所示)°表1部分SnBiSb系焊料合金的显微硬度权利要求1.太阳能电池热浸镀用无铅焊料，其特征在于，原料为纯度99.99%的质量比为 98. 9 93. 5 1 4 0. 1 2. 5锡铋锑无铅焊料，在此基础上加入0 3的铟、0 0. 5 的银、0 2的锌、0 2的铜、0 1的铝和0 1的稀土元素及0 1磷。2.太阳能电池热浸镀用无铅焊料制备方法其特征是将纯度为99.99%的锡、铋、 锑及各个合金元素铟、银、锌、铜、铝、磷、稀土按质量比为98. 9 85 1 4 0. 1 2.5 0 3 0 0. 5 0 2 0 1 0 1 0 1在气氛保护下的熔炼炉中加热到500-1300°C，熔化同时加以搅拌，以使合金成分均勻，然后水冷凝固并成型。全文摘要本专利技术涉及；其中焊料的组分和质量百分含量纯度为99.99％的质量比为98.9～93.5∶1～4∶0.1～2.5锡铋锑无铅焊料，在此基础上加入0～3的铟、0～0.5的银、0～2的锌、0～2的铜、0～1的铝和0～1的稀土元素及0～1磷。由Sb替代了Ag组元，大大降低了焊料合金的成本，保持了传统锡铅焊料优点，提高了焊料的利用率，节约了材料，提高了可焊性，在铜片镀锡中改善表面质量，使太阳能的生产水平和产品质量提高到一个新水平。以这种高性能焊料合金为研究对象，使其满足工业应用要求，具有良好的发展前景。文档编号B23K35/26GK102152021SQ201110027109公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日专利技术者余黎明, 刘永长, 董明杰, 高志明 申请人:天津大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．太阳能电池热浸镀用无铅焊料，其特征在于，原料为纯度９９．９９％的质量比为９８．９～９３．５∶１～４∶０．１～２．５锡铋锑无铅焊料，在此基础上加入０～３的铟、０～０．５的银、０～２的锌、０～２的铜、０～１的铝和０～１的稀土元素及０～１磷。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永长，董明杰，高志明，余黎明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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