專利名稱：大功率晶體管焊接用無鉛焊料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率晶體管焊接用無鉛焊料，屬電子焊接材料領(lǐng)域。
本發(fā)明還涉及該無鉛焊料的制備方法。
背景技術(shù)：
大功率晶體管主要應(yīng)用于電子設(shè)備的掃描電路中，如彩電、顯示器、示波器、大型 游戲機(jī)的水平掃描電路、視放電路、發(fā)射機(jī)的功率放大器、如對講機(jī)、手機(jī)的射頻輸出電路 和高速電子開關(guān)電路等，大功率管由于發(fā)熱量大，所以常安裝在金屬散熱器上。目前多數(shù) 使用傳統(tǒng)錫鉛焊料，由于錫_鉛焊料含鉛對環(huán)境有污染，因此歐盟發(fā)布二個指令，禁止在電 子產(chǎn)品中使用含鉛的錫焊料，現(xiàn)有的無鉛焊料種類很多，但有的焊料在焊接后焊點(diǎn)有空穴、 氣孔，焊接時易氧化，影響潤濕性，隨溫度變化，強(qiáng)度變化大，工況溫度下，性能不穩(wěn)定，強(qiáng)度 低、硬度小等缺點(diǎn)與不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足而提供一種具有焊點(diǎn)致 密、抗氧化強(qiáng)、耐熱強(qiáng)度高、熱性能穩(wěn)定好的大功率晶體管焊接用無鉛焊料，從而即環(huán)保又 滿足了大功率晶體管焊接質(zhì)量要求。本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的大功率晶體管焊接用無鉛焊料，它由下述重量百分比的原料組成Sb 6 8%、Ni 0.5 0.7%、P 0. 04 0. 06%和余量 Sn。所述無鉛焊料的制備方法，它按下述步驟進(jìn)行(a)將精錫加入不銹鋼器具內(nèi)加熱熔化成錫液，升溫至250°C用不銹鋼鐘罩將磷 探入錫液底部，緩慢攪動至磷全部熔化后，再用不銹鋼棒攪拌至成分均勻，靜置10分鐘后 澆鑄成錫磷中間合金，錫、磷質(zhì)量比98. 5 1.5；(b)將精錫加入坩堝內(nèi)加熱熔化成錫液，用覆蓋劑覆蓋錫液表面，然后升溫至 1550°C，加入鎳，攪拌均勻，靜置30分鐘后澆鑄成錫鎳中間合金，錫、鎳質(zhì)量比為95 5 ；(C)取2. 7 4.0重量％的(a)項錫磷中間合金、10 14重量％的(b)項錫鎳中 間合金、6 8重量％的銻和余量錫減去中間合金的錫后不足的精錫放入不銹鋼器具內(nèi)加 熱至錫熔化后，覆蓋劑覆蓋錫液表面，然后升溫至450°C保溫，攪拌均勻后，靜置30分鐘，澆 鑄無鉛焊料。本發(fā)明的無鉛焊料選用錫含量為99. 99%的精錫，并在精錫中加入鎳、銻、磷三種 元素。其中添加銻，可增加合金的硬度和強(qiáng)度。同時，銻的加入也改善了焊料合金的潤濕性， 并使焊料合金具有抗腐蝕性能。添加鎳，可細(xì)化晶粒，增加強(qiáng)度。由于鎳與錫熔點(diǎn)差距大， 因此以中間合金方式加入精錫中。加入磷后，焊料合金具有抗氧性能，但由于磷易揮發(fā)，因 此采用不銹鋼鐘罩將磷探入錫液底部，這樣保證磷不損失，同時安全。本發(fā)明的無鉛焊料與常用焊料(HLSn60Pb)進(jìn)行對比，其結(jié)果見表1
表1本發(fā)明的無鉛焊料與常用焊料性能對比結(jié)果
性能比較項目I常用焊料本發(fā)明無鉛焊料
~^輝點(diǎn)有空穴、氣孔等缺陷組織均勻、晶粒細(xì)小、致密
抗氧化輝接時易氧化，影響潤濕性潤濕性能穩(wěn)定
耐熱強(qiáng)度隨溫度變化，強(qiáng)度變化大隨溫度變化，強(qiáng)度變化小^
熱性能穩(wěn)定工況溫度下，熱性能不穩(wěn)定工況溫度下，熱性能穩(wěn)定^
強(qiáng)度(Mpa)5287
硬度(HB)1629從表1本發(fā)明的無鉛焊料與常用焊料性能對比結(jié)果可以看出本發(fā)明的無鉛焊料 性能是很優(yōu)異的，可用作大功率晶體管焊接用焊料。由于采取上述技術(shù)方案使本發(fā)明技術(shù)與已有技術(shù)相比該產(chǎn)品具有焊點(diǎn)致密、組織 均勻、晶粒細(xì)小、抗氧化強(qiáng)、耐熱強(qiáng)度高、熱性能穩(wěn)定和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)及效果。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取98. 5kg精錫加入不銹鋼器具內(nèi)加熱熔化成錫液，升溫至250°C用不銹鋼鐘罩 將1.5kg磷探入錫液底部，緩慢攪動至磷全部熔化后，再用不銹鋼棒攪拌至成分均勻，靜 置10分鐘后澆鑄成錫磷中間合金，取95kg精錫加入坩堝內(nèi)加熱熔化成錫液，用覆蓋劑覆 蓋錫液表面，然后升溫至1550°C，加入5kg鎳，攪拌均勻，靜置30分鐘后澆鑄成錫鎳中間 合金，取2. 7kg的錫磷中間合金、14kg的錫鎳中間合金、6kg的銻和余量錫減去中間合金的 錫后不足的77. 3kg精錫放入不銹鋼器具內(nèi)加熱至錫熔化后，覆蓋劑覆蓋錫液表面，然后升 溫至450°C保溫，攪拌均勻后，靜置30分鐘，澆鑄無鉛焊料，原料成分Sb 6%, Ni 0.7%,P 0. 04%和余量 Sn93. 26%。實(shí)施例2取實(shí)施例1的3. 3kg的錫磷中間合金、12kg的錫鎳中間合金、7kg的銻和余量錫 減去中間合金的錫后不足的77. 7kg精錫放入不銹鋼器具內(nèi)加熱至錫熔化后，覆蓋劑覆蓋 錫液表面，然后升溫至450°C保溫，攪拌均勻后，靜置30分鐘，澆鑄無鉛焊料，原料成分Sb 7%,Ni 0. 6%,P 0. 05%和余量 Sn92. 35%。實(shí)施例3取實(shí)施例1的4kg的錫磷中間合金、IOkg的錫鎳中間合金、8kg的銻和余量錫減去 中間合金的錫后不足的78kg精錫放入不銹鋼器具內(nèi)加熱至錫熔化后，覆蓋劑覆蓋錫液表 面，然后升溫至450°C保溫，攪拌均勻后，靜置30分鐘，澆鑄無鉛焊料，原料成分Sb 8%、Ni0. 5%,P 0. 06%和余量 Sn91. 44%。
權(quán)利要求
一種大功率晶體管焊接用無鉛焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料組成Sb 6～8％、Ni 0.5～0.7％、P 0.04～0.06％和余量Sn。
2.如權(quán)利要求1所述無鉛焊料的制備方法，其特征在于它按下述步驟進(jìn)行(a)將精錫加入不銹鋼器具內(nèi)加熱熔化成錫液，升溫至250°C用不銹鋼鐘罩將磷探入 錫液底部，緩慢攪動至磷全部熔化后，再用不銹鋼棒攪拌至成分均勻，靜置10分鐘后澆鑄 成錫磷中間合金，錫、磷質(zhì)量比為98. 5 1.5；(b)將精錫加入坩堝內(nèi)加熱熔化成錫液，用覆蓋劑覆蓋錫液表面，然后升溫至1550°C， 加入鎳，攪拌均勻，靜置30分鐘后澆鑄成錫鎳中間合金，錫、鎳質(zhì)量比為95 5；(c)取2.7 4. 0重量％的(a)項錫磷中間合金、10 14重量％的(b)項錫鎳中間合 金、6 8重量％的銻和余量錫減去中間合金的錫后不足的精錫放入不銹鋼器具內(nèi)加熱至 錫熔化后，覆蓋劑覆蓋錫液表面，然后升溫至450°C保溫，攪拌均勻后，靜置30分鐘，澆鑄無 鉛焊料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率晶體管焊接用無鉛焊料及制備方法，其特征在于它由6～8％的Sb、0.5～0.7％的Ni、0.04～0.06％的P和余量Sn組成，先制成錫磷中間合金、錫鎳中間合金，再加入銻在不銹鋼器具內(nèi)熔煉而成，該產(chǎn)品具有焊點(diǎn)致密、組織均勻、晶粒細(xì)小、抗氧化強(qiáng)、耐熱強(qiáng)度高、熱性能穩(wěn)定和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)及效果。
文檔編號B23K35/40GK101804528SQ201010149669
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者關(guān)智曉, 劉吉海, 姜斌, 張宇, 文永國, 方亮, 王文香, 胡智信 申請人:北京達(dá)博長城錫焊料有限公司;北京達(dá)博長城錫焊料有限公司北京分公司