[发明专利]一种含有石墨烯和MAX相的SnBi系无铅钎料的制备方法

说明书

本发明公开一种含有石墨烯和MAX相的SnBi系无铅钎料的制备方法，属于低温焊接材料技术领域。其中石墨烯的质量分数为0‑0.1%，钛碳化铝的质量分数为0‑1.0%，其余成分为锡铋二元共晶合金。本发明还公开了该无铅钎料的制备方法。本发明的钎料合金为共晶组织，熔点低，微观组织均匀，具有良好的润湿性，此外，不含有毒有害元素，是一种环保型钎料，适用于低温软钎焊领域。

技术领域

本发明属于低温焊接材料技术领域，具体涉及一种含有石墨烯纳米片（GNSs）和钛碳化铝（Ti₃AlC₂）的SnBi系低温无铅钎料的制备方法，所述无铅钎料适用于电子封装领域，可以实现被连接材料之间的连接功能。

背景技术

SnBi无铅钎料具有低熔点（138℃）、高润湿性等优点，不含铅元素，是一种环保型钎料，适用于低温钎焊领域。然而，较低的塑形阻碍了其广泛应用。为了改善该钎料的综合性能，提高其在服役过程中可靠性，研究人员选择合金化和纳米颗粒强化两种方法，添加不同的增强相来改善钎料的综合性能。增强相主要有以下几类：反应类、非反应类、复合类。其中，反应类包括一些金属粒子（Ag、Cu、Ni、Cr、Mn等）和金属间化合物（Cu₆Sn₅等）；非反应类包括氧化物（Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O₃、ZnO等）、碳化物（TiC、SiC等）、碳纳米材料（MCNTs、SCNTs、GNSs等）、单质（金刚石、硅等）；复合类包括有机大分子（POSS）和金属非金属复合物（镀镍碳纳米管、镀银石墨烯等）。

本发明向Sn58Bi二元共晶钎料合金掺入Ti₃AlC₂和GNSs，来尝试解决电子产品中的无铅焊点在复杂的服役环境下存在的诸多问题。为SnBi系钎料合金能够进行大规模生产和应用提供理论依据，并为电子产品可靠性的进一步研究提供理论基础，对改善焊点的力学性能、抗腐蚀性能和抗电迁移性能有一定的帮助。

发明内容

本发明的任务在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种含有Ti₃AlC₂和GNSs的SnBi系低温无铅钎料的制备方法，本发明的钎料合金为共晶组织，熔点低，微观组织均匀，具有良好的润湿性，此外，不含有毒有害元素，是一种环保钎料，适用于低温软钎焊领域。Ti₃AlC₂和GNSs的加入有助于改善焊料微观组织，抑制Bi相的粗化，起到细晶强化的作用，从而提高钎料的塑形，改善焊料的机械性能，有利于焊点在服役过程中机械稳定性的提高。同时，还能提高钎料合金的抗腐蚀性能，提高焊点的稳定性，解决电子产品中互连焊点在复杂的服役环境中，过早失效的问题，有助于延长电子产品的使用寿命。

本发明的任务是根据以下提供的配比完成的，Sn58Bi-xTi₃AlC₂-yGNSs低温无铅钎料中Ti₃AlC₂的质量百分比分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%，GNSs的质量百分比分别为0.03%、0.07%、0.1%，其余成分为Sn58Bi二元共晶钎料合金。其中，锡的质量百分比为42%，铋的质量百分比为58%。