[发明专利]一种含硼化物颗粒的锡铋焊料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含硼化物颗粒的锡铋焊料，其中硼化物粉末和锡铋粉末的重量比在1:1000～1:10之间，焊料实际密度达到理论密度的95％或以上。还提供了制备该焊料的方法，主要包括：1)混粉；2)高能球磨；3)筛分；4)真空压型；5)真空烧结；6)压力加工。本发明的锡铋焊料的抗冲击性能和抗蠕变性能远高于普通的锡铋焊料，并且设备投资小，有利于实现材料的工业化生产。

技术领域

本发明涉及电子元器件封装用焊接材料领域，特别涉及一种含硼化物颗粒的锡铋焊料及其制备方法。

背景技术

锡铋焊料材料因为其润湿性好、低熔点的焊接特性，以及对比其它无铅焊料的成本优势，目前逐步被应用于非耐热电子元件、LED灯具甚至于便携式电脑的电路封装等，低温焊接过程中，随着低温焊接工艺的推广，这类焊接材料具有广泛的应用前景。但是锡铋焊料也具有其明显的缺陷，由于其中的铋具有典型的菱方晶系特征，其抗冲击能力较差，在承受冲击载荷时容易出现脆性断裂，影响了其使用的可靠性。

因此有必要针对现有锡铋焊料存在的缺陷，做进一步的改进。

发明内容

鉴于此，本发明通过向锡铋焊料中添加硼化物颗粒，从而提高锡铋作为低温焊料使用时的抗冲击性能和抗蠕变能力。本发明贴近工业化生产实践，操作简便，容易实现对该类无铅焊料产品的批量化生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种含硼化物颗粒的锡铋焊料，硼化物粉末和锡铋粉末的重量比在1:1000～1:10之间，焊料实际密度达到理论密度的95％或以上。

优选的，硼化物粉末和锡铋粉末的重量比在1:500～1:100之间。

硼化物由于密度、导电、导热性能都比较接近锡铋粉末，并且具有很高的热稳定性，只要加入很少量的硼化物，在合理控制硼化物粉末粒度以及锡铋粉末粒度的前提下，就能实现对锡铋焊料强度的大幅提升，达到性能强化的效果。

进一步的，所述的硼化物为二硼化锆、二硼化钛、二硼化铬、二硼化钼中的一种或者几种。本发明所选的硼化物可以更好地实现对锡铋焊料性能的强化。

优选的，所述的硼化物为二硼化锆、二硼化钛中的一种或者两种。二硼化锆和二硼化钛的热稳定性好，同时它们具有接近于金属的导电性能，对焊料本身导电导热性能影响最小。

本发明还提供上述含硼化物颗粒的锡铋焊料的制备方法，包括以下步骤：

1)混粉：将一定比例的硼化物粉末和锡铋粉末进行混合；所选用的硼化物粉末原料的粒度在10～1000纳米之间，锡铋粉末原料的粒度小于45微米；

2)高能球磨：将上述混合粉末在球磨机中进行高能球磨，使硼化物颗粒和锡铋颗粒界面之间实现冶金结合；

3)筛分：对完成高能球磨的粉末进行筛分处理，去除颗粒尺度较大的筛上物；

4)真空压型：把满足筛分要求的粉末，在真空环境下进行压型，制备具有一定致密度的压坯；

5)真空烧结：将压型得到的压坯在真空炉中进行烧结，烧结温度接近锡铋粉末的液相线；

控制烧结温度接近锡铋合金的液相线，使烧结时的压坯中具有部分的液相组织，以提高烧结体的相对密度，可以获得接近材料的理论密度值的焊料。

6)压力加工：采用压力加工方法对烧结体进行加工，得到成型的含硼化物颗粒的锡铋焊料。

压力加工方法如常规的轧制或者挤压等。

在高能球磨前对粉末进行简单混合，可以减少高能球磨工序所需的时间，提高硼化物在锡铋合金中分布的均匀性，降低偏聚。

优选的，所述硼化物粉末的粒度在50～150纳米之间。