[发明专利]一种锡铋系药芯焊丝及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种药芯焊丝，更具体的说，它涉及一种锡铋系药芯焊丝及其制备方法、应用。

背景技术

电子行业封装工艺，传统的焊接丝材为锡铅合金，Sn63Pb37的熔点为183℃，因为无铅化的要求，目前正在逐年减少使用。

无铅封装，目前主要是锡银铜系和锡铜系二种合金，熔点比锡铅高出30～60℃,封装温度更加高达280℃，不断升高的组装温度会影响电子元器件的可靠性，而且能耗大量增加，也不符合环保要求。由于最新的芯片封装，高温会产生翘曲，所以只能发展低温焊料。

低温的合金焊接丝材以锡铋系合金为主，熔点为139℃，在较宽的温度范围内与锡铅合金的弹性模量相当，抗拉强度和抗蠕变性能介于锡铅和锡银铜之间。因此，锡铋系合金焊接丝材是一种最有前途的替代焊料。

但是，由于铋的高脆性使得锡铋合金变形抗力大，延展率低，挤压焊合性差，极易断裂。因此市场上一直只能生产实芯焊接丝材。药芯丝材一直没法生产，导致焊接效果不佳，无法实现自动焊接。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种锡铋系药芯焊丝，其在低温锡铋系焊料中引入药芯焊料，产品晶粒细小，成分均匀，不偏析，焊接性能优异，同时，塑性和强度均比实芯锡铋焊丝有较大的提高，可以顺利导入电子封装自动焊接，为低温锡铋焊料大规模进入市场提供了必要条件。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锡铋系药芯焊丝，其包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含40～50wt％的锡和50～ 60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～ 5wt％。

本发明较优选地：所述锡铋系药芯焊丝包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含 40～45wt％的锡和55～60wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的1～3wt％。

本发明较优选地：所述锡铋系药芯焊丝包括由松香基助焊剂形成的芯柱以及由包含42wt％的锡和58wt％的铋构成且覆盖所述芯柱的焊料层；所述松香基助焊剂用量是锡和铋总用量的2wt％。

本发明较优选地：所述锡的纯度不小于99.95％，所述铋的纯度不小于99.95％。

本发明的目的二在于提供一种锡铋系药芯焊丝的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锡铋系药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：

S1：将锡和铋制成Sn-Bi合金挤压棒；

S2：将Sn-Bi合金挤压棒预热至95～110℃，并保温1小时；然后将95～110℃的Sn-Bi合金挤压棒放入挤压机中，将松香基助焊剂放入松香罐中，进行挤压，得药芯锡铋焊线；

S3：将药芯锡铋焊线进行拉丝处理，得锡铋系药芯焊丝。

本发明较优选地：步骤S1中的Sn-Bi合金挤压棒采用下述方法制备：

P1：将锡放入电炉，升温至420～440℃；然后将铋放入电炉，升温至490～510℃，在115～ 135rpm搅拌速率条件下搅拌50～70分钟；

P2：降温至390～410℃，在290～310rpm搅拌速率条件下搅拌40～60分钟；

P3：降温至145～165℃，在40～60rpm搅拌速率条件在搅拌7～10分钟；

P4：将步骤P3中的物料放入真空泵中，在真空度为-0.8～-0.2Pa的条件下，搅拌8～15分钟，搅拌速率为340～360rpm；

P5：将步骤P4中的物料放入垂直连铸机中，在频率为20～25KHz、功率为750～900W条件下进行超声，超声完毕后，在1.5～2mm/s的铸棒速度条件下进行铸棒，得Sn-Bi合金挤压棒。

本发明较优选地：步骤S1中所述的Sn-Bi合金挤压棒的直径为90mm，长为220mm。

本发明较优选地：步骤S2中的挤压速度为0.8～1mm/s，药芯锡铋焊线的直径为6mm。

本发明较优选地：步骤S3中的拉丝处理为在80～90℃的温度条件下，步骤S2中的药芯锡铋焊线顺次经过转速为30～35rpm的拉丝机、80～85rpm的拉丝机和105～110rpm的拉丝机；所述锡铋系药芯焊丝的直径为0.8mm。

本发明的目的三在于提供一种锡铋系药芯焊丝在电子封装中的应用。