[发明专利]一种低熔点高可靠性无铅焊料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到软钎焊及表面封装材料技术领域，特别是指一种低熔点高可靠性无铅焊料的制备方法。

背景技术

由于铅对人体和环境具有的巨大危害性，Sn-Pb(锡-铅)焊料已逐步被无铅焊料所取代。在众多无铅焊料体系中Sn-Bi(锡-铋)基焊料由于其熔点(138℃)较低、蠕变特性好，特别适用于芯片等电子器件的低温焊接。但是Sn-Bi(锡-铋)基焊料的润湿性、抗拉强度、延伸率等性能都存在一定缺陷。

中国专利CN201010301331.0公开了一种低熔点Sn-Bi(锡-铋)焊料及其制备方法，获得熔点低，焊点强度高且成本低的Sn(锡)、Bi(铋)、Ag(银)三元亚共晶合金焊料。

中国专利CN200710121380.4公开了一种锡铋铜系无铅焊料及其制备方法，通过添加微量元素Zn(锌)等抑制Bi(铋)元素的凝固偏析，具有焊点组织均匀细小，界面金属间化合物稳定性提高等优点。

中国专利CN201110414876.7公开了一种脆性锡铋系合金制备高塑性焊接丝材的方法，将锡铋合金铸锭制成等径转角挤压坯锭并进行预热和保温，再通过等径转角挤压模具进行等温挤压和拉拔加工制备锡铋丝材。可将难变形加工的高脆性锡铋系合金制备成直径1.5mm以下的连续丝材。

中国专利CN99124681.0公开了一种活性钎焊料及其制备方法，通过粉末冶金的方法制备了Ag-Cu-Ti(银-铜-钛)活性活性钎焊料，工艺简单，适用于金刚石与金属，陶瓷与合金钢的焊接。

综上所述，在无铅焊料领域，提高Sn-Bi(锡-铋)系合金加工性能，目前的研究中主要靠合金化和微合金化来改善Sn-Bi(锡-铋)基焊料的性能，但往往改善效果有限，很难大幅度提高合金的加工性能，以粉末冶金方式制备无铅焊料也有报道，但往往用于高温合金，并不一定适用于低温焊料合金。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种工艺简单且经济高效的低熔点高可靠性无铅焊料的制备方法，使得Sn-Bi基焊料的性能明显改善。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种低熔点高可靠性无铅焊料的制备方法，包括如下步骤：

a、将Bi粉和Sn粉充分混合均匀，其中Bi粉的质量百分比为38～58％；

b、将混合均匀的Bi粉和Sn粉在300～400Mpa下压制成坯料；

c、在一定挤压温度下通过挤压机对所得坯料进行挤压；

d、挤压后的坯料经过退火后获得一种低熔点高可靠性无铅焊料。

作为一种优选方案，所述步骤c中的挤压温度控制在170℃～190℃。

作为一种优选方案，所述步骤c中挤压机的压力控制在150～200Mpa。

作为一种优选方案，所述步骤c中挤压机的挤压比不高于20∶1。

作为一种优选方案，所述步骤d中的退火温度为80℃～100℃。

作为一种优选方案，所述步骤d中的退火时间4～8小时。

作为一种优选方案，所述Bi粉和Sn粉的颗粒粒径均为1～5um。

本发明的有益效果是：上述制备方法，采用类似粉末冶金的方法，将Sn粉和Bi粉均匀混合压制，不采用烧结方法，而通过提高挤压温度，降低挤压速度，让预成型件在挤压模内高温高压环境下完成合金粉末的融合，不仅工艺简单，也更经济高效。同时，由于合金焊料通过粉末融合，并通过高变形挤压，获得细小的球化Bi相组织，克服了成分偏析，部分晶粒粗大等问题，塑性变形性能得到明显改善，可靠性高，后期可直接加工成丝材，不易断丝。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述的一种低熔点高可靠性无铅焊料的制备方法作进一步的详细描述。

实施例1：

将颗粒粒径为1～5um的Bi粉和Sn粉充分混合均匀，其中Bi粉的质量百分比为38％，在300Mpa下压制成坯料，将所得坯料通过挤压机一定温度缓慢挤压，挤压温度控制在190℃，压力控制在150Mpa，挤压比为20∶1。挤压后的坯料经过100℃退火4小时后获得焊料。

实施例2：

将颗粒粒径为1～5um的Bi粉和Sn粉充分混合均匀，其中Bi粉的质量百分比为48％，在350Mpa下压制成坯料，将所得坯料通过挤压机一定温度缓慢挤压，挤压温度控制在180℃，压力控制在175Mpa，挤压比为18∶1。挤压后的坯料经过90℃退火6小时后获得焊料。

实施例3：