專利名稱：鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏及制備方法和其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電子、化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏及其制備方法和其用途。
背景技術(shù)：
鋁-鋁釬焊較之其它合金難于釬焊之處，在于其表面有一層極為致密的氧化膜，這層氧化膜的性能非常穩(wěn)定，又能在舊膜破壞時(shí)隨時(shí)生成新膜。而鋁釬焊時(shí)必須破壞這層膜，否則熔化的釬料無法與母材潤(rùn)濕。20世紀(jì)80年代起，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家開始研究鋁-鋁中低溫釬焊，且取得一定進(jìn)展，用N0C0L0K焊劑進(jìn)行鋁中溫釬焊已在美國(guó)、英國(guó)、西德和日本等開始應(yīng)用，而鋁-鋁低溫釬焊用的無鉛焊膏，尚無文獻(xiàn)報(bào)道。目前，電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊使用具有低熔點(diǎn)的SnBi58焊膏，焊前鋁底板和鋁散熱鰭片表面需鍍鎳，工序繁瑣，還常因鍍鎳不穩(wěn)定發(fā)生脫焊，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)鍍鎳釬焊會(huì)造成資源浪費(fèi)、提高成本，而 用于電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊的無鉛焊膏在市場(chǎng)上根本無法買到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏，該焊膏成分設(shè)計(jì)科學(xué)、配比合理。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案
一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏，按重量百分比由以下組分組成
焊錫合金粉 85% 90% ；
助焊劑10% 15% ；
上述組分總量100%。其中的焊錫合金粉，按重量百分比，由54% 60%的Bi、0. 5% 6%的Ζη、0. 5% 2%的Ni,O. 059Γ0. 5%的Re (La和Ce混合稀土 )和余量Sn組成，上述組分總量100%。其中的助焊劑，按重量百分比，由10% 20%的活性劑、1% 10%的成膏劑、1% 10%的潤(rùn)濕劑和2% 10%的觸變劑和余量溶劑組成。所述活性劑為氟化鋰、氟化鋅、氟化亞錫、氟化鈉、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟硼酸銨和氟化氫胺中的至少一種。所述成膏劑為羥乙基纖維素、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的
至少一種。所述潤(rùn)濕劑為磺化油。所述觸變劑為氫化蓖麻油和改性氫化蓖麻油的至少一種。所述溶劑為山梨糖醇、乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺和丁二醇中的至少一種。本發(fā)明鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏是由按重量百分比取值的焊錫合金粉和助焊劑均勻混合制成的。其中焊錫合金粉是將一定比例Bi、Zn、Ni、Re (La和Ce混合稀土 Sn混合熔煉后，再采用霧化法，以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將制得的合金置于壓力為1.0MPa I. 5MPa，溫度為220°C 260°C的條件下霧化制得的合金粉末。所述的助焊劑是按配料比取料后，將活性劑和成膏劑、潤(rùn)濕劑、觸變劑加至溶劑中，加熱攪拌至完全溶解制得。本發(fā)明的另一目的是提供一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單，適合生產(chǎn)線上自動(dòng)化批量生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案
一種制備權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的方法，該方法包括下列步
驟1)按重量百分比，分別取54% 60%的Bi,O.5% 6%的Zn,O. 5% 2%的Ni,O. 05% 0· 5%的RE和余量Sn，上述組分總量100%，將各組分混合，熔煉，先制得合金；
2)采用霧化法，將步驟I制得的合金霧化制得合金粉末，再將該合金粉末通過篩選制得焊錫合金粉；
3 )按重量百分比，分別取10% 20%的活性劑、1% 10%的成膏劑、1% 10%的潤(rùn)濕劑、2°/Γ Ο%的觸變劑和余量溶劑，各組分總量和為100%，將活性劑和成膏劑、潤(rùn)濕劑、觸變劑加至溶劑中，不高于50°C溫度下攪拌，待完全溶解后，靜置，制得助焊劑；
4)按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉859Γ90%和步驟3制得的助焊劑109Γ15%，混合，攪拌均勻，制得低溫釬焊用無鉛焊膏。所述步驟2中采用的霧化法是以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將步驟I制得的合金置于壓力為I. O MPa I. 5MPa，溫度為220°C 260°C的條件下霧化。所述步驟2中將該合金粉末通過篩選制得粒度在25ιιπΓ48ιιπι的焊錫合金粉。本發(fā)明的又一目的是提供一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其可推廣應(yīng)用于多種鋁散熱器的低溫釬焊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案
一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其可用于作為鋁散熱器低溫釬焊焊膏。所述的鋁散熱器為L(zhǎng)ED鋁散熱器或大功率發(fā)熱器件鋁散熱器。一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其可用于作為電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊焊膏。本發(fā)明鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏不含有毒元素、鹵素含量低(質(zhì)量分?jǐn)?shù)〈O. 05%)、無腐蝕性，便于采用網(wǎng)孔模板及噴注器精確涂膏，適合生產(chǎn)線上自動(dòng)化批量生產(chǎn)。該焊膏焊接散熱器時(shí)，散熱片無需鍍鎳，生產(chǎn)成本顯著降低，焊后殘留物少，焊縫耐腐蝕性好，焊著率高，傳熱效果好。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、適宜多種鋁散熱器低溫釬焊，包括LED鋁散熱器、大功率發(fā)熱器件鋁散熱器等；
2、焊膏熔點(diǎn)低(138°C 145°C)，焊接速度快，生產(chǎn)效率高；
3、焊膏成本低、無腐蝕、無毒、無污染；
4、焊接工藝性好，具有良好的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性，焊著率高于90%；
5、焊縫傳熱性好,耐腐蝕性好。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的主要發(fā)明點(diǎn)在于采用了重量百分比為85% 90%的焊錫合金粉和10% 15%的助焊劑。
所述的焊錫合金粉，按重量百分比，由54% 60%的Bi、0. 5% 6%的Ζη、0. 5% 2%的Ni、O. 059Γ0. 5%的RE (La和Ce混合稀土)和余量Sn加工制成；所述的助焊劑，按重量百分比，由10% 20%的活性劑、1% 10%的成膏劑、1% 10%的潤(rùn)濕劑、2% 10%的觸變劑和余量溶劑混合而成。其中，所述的活性劑為氟化鋰、氟化鋅、氟化亞錫、氟化鈉、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟硼酸銨和氟化氫胺中的一種或兩種以上的相互組合；所述的成膏劑為羥乙基纖維素、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的一種或兩種以上的相互組合；所述的潤(rùn)濕劑為磺化油；所述的觸變劑為氫化蓖麻油和改性氫化蓖麻油中的一種或兩種組合；所述的溶劑為山梨糖醇、乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺和丁二醇中的一種或兩種以上的相互組合。
下面結(jié)合具體配料計(jì)算的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏(特別是用于電腦CPU的鋁散熱器)及其制備方法作進(jìn)一步描述。實(shí)施例I :
步驟I :焊錫合金熔煉
按重量百分比，分別取54%的Bi、2%的Zn、2%的Ni、0. 1%的Re (La和Ce混合稀土 )和余量Sn，各組分總量和為100%，將各組分混合，熔煉制得合金；
步驟2 :焊錫合金粉制備
采用霧化法，以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將步驟I制得的合金置于壓力位I. O MPa，溫度為2400C的條件下，霧化制得合金粉末，將該合金粉末，通過篩選，制得粒度在48um的焊錫合金粉；
步驟3 :助焊劑制備
按重量百分比，分別取4%的氟化鋰、4%的氟硼酸亞錫、2%的氟硼酸鋅、4%羥乙基纖維素、5%的磺化油、5%的氫化蓖麻油、65%的三乙醇胺、11%的山梨糖醇，將氟化鋰、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、羥乙基纖維素、磺化油、氫化蓖麻油、山梨糖醇加至三乙醇胺中，加熱至400C 50°C攪拌，待完全溶解后，混合均勻，靜置，制得助焊劑；
步驟4:焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉85%和步驟3制得的助焊劑15%，混合均勻，即制得大功率發(fā)熱器件鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。實(shí)施例2
步驟I :焊錫合金熔煉
按重量百分比，分別取60%的Bi,O. 5%的Zn、I. 2%的Ni,O. 5%的Re (La和Ce混合稀土)和余量Sn，各組分總量和為100%，將各組分混合，熔煉制得合金；
步驟2 :焊錫合金粉制備
采用霧化法，以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將步驟I制得的合金置于壓力位I. 2 MPa，溫度為230°C的條件下，霧化制得合金粉末，將該合金粉末，通過篩選，制得粒度在25um的焊錫合金粉；步驟3 :按重量百分比，分別取4%的氟化鋰、8%的氟硼酸亞錫、2%的氟硼酸鋅、4%羥乙基纖維素、5%的磺化油、5%的氫化蓖麻油、10%的二乙醇胺、50%的三乙醇胺、12%的山梨糖醇，各組分總量100%，將氟化鋰、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、羥乙基纖維素、磺化油、氫化蓖麻油、二乙醇胺、山梨糖醇加至三乙醇胺中，加熱至40°C 50°C攪拌，待完全溶解后，靜置，制得助焊劑；
步驟4 :焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉88%和步驟3制得的助焊劑12%，混合均勻，即制得較通用型鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。實(shí)施例3
步驟I、步驟2同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于步驟3助焊劑的制備及步驟4焊膏的制備； 步驟3 :助焊劑制備
按重量百分比，分別取4%的氟化鋰、6%的氟硼酸亞錫、2%的氟硼酸鋅、2%的氟化氫胺、4%的羥乙基纖維素、5%的磺化油、5%的氫化蓖麻油、10%的二乙醇胺、50%的三乙醇胺、12%的山梨糖醇，各組分總量100%，將氟化鋰、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟化氫胺、羥乙基纖維素、磺化油、氫化蓖麻油、二乙醇胺、山梨糖醇加至三乙醇胺中，加熱至40°C 50°C攪拌，待完全溶解后，靜置，制得助焊劑；
步驟4:焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉87%和步驟3制得的助焊劑13%，混合均勻，即制得電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。實(shí)施例4
步驟I :焊錫合金熔煉
按重量百分比，分別取56%的Bi、6%的Zn,O. 5%的Ni,O. 05%的Re (La和Ce混合稀土 )和余量Sn，各組分總量和為100%，將各組分混合，熔煉制得合金；
步驟2 :焊錫合金粉制備
采用霧化法，以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將步驟I制得的合金置于壓力位I. 5 MPa，溫度為220°C的條件下，霧化制得合金粉末，將該合金粉末，通過篩選，制得粒度在48um的焊錫合金粉；
步驟3與實(shí)施例3的步驟3相同；
步驟4 :焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉90%和步驟3制得的助焊劑10%，混合均勻，即制得LED鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。實(shí)施例5
步驟I、步驟2同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于步驟3助焊劑的制備及步驟4焊膏的制備； 步驟3 :助焊劑制備
按重量百分比，分別取4%的氟化鋰、6%的氟硼酸亞錫、2%的氟硼酸鋅、2%的氟化氫胺、4%的羥乙基纖維素、5%的磺化油、5%的氫化蓖麻油、10%的乙醇胺、50%的三乙醇胺、12%的山梨糖醇，各組分總量100%，將氟化鋰、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟化氫胺、羥乙基纖維素、磺化油、氫化蓖麻油、乙醇胺、山梨糖醇加至三乙醇胺中，加熱至40°c 50°C攪拌，待完全溶解后，混合均勻，靜置，制得助焊劑；步驟4 :焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉90%和步驟3制得的助焊劑10%，混合均勻，即制得電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。實(shí)施例6:
步驟I、步驟2同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于步驟3助焊劑的制備及步驟4焊膏的制備； 步驟3 :助焊劑制備
按重量百分比，分別取4%的氟化鋰、7%的氟化亞錫、1%的氟化鋅、2%的氟化氫胺、4% 的羥乙基纖維素、5%的磺化油、5%的氫化蓖麻油、60%的三乙醇胺、12%的山梨糖醇，各組分總量100%，將氟化鋰、氟化亞錫、氟化鋅、氟化氫胺、羥乙基纖維素、磺化油、氫化蓖麻油、山梨糖醇加至三乙醇胺中，加熱至40°C 50°C攪拌，待完全溶解后，混合均勻，靜置，制得助焊劑；
步驟4:焊膏制備
按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉86%和步驟3制得的助焊劑14%，混合均勻，即制得電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。上述實(shí)施例中僅僅舉出本發(fā)明鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏部分的實(shí)施例，在上述本發(fā)明的技術(shù)方案中所述的活性劑還可以由氟化鈉、氟硼酸銨替代，或用所有可作為本發(fā)明低溫釬焊用無鉛焊膏活性劑的兩種或更多種的組合，無論是一種還是多種，它們的總量應(yīng)在助焊劑材料中占為10% 20%的重量百分比。所述的成膏劑還可以由聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000替代，或用所有可作為本發(fā)明低溫釬焊用無鉛焊膏成膏劑的兩種或更多種的組合，無論是一種還是多種，它們的總量應(yīng)在助焊劑材料中占為1% 10%的重量百分比。所述的觸變劑還可以由改性氫化蓖麻油替代，它們的總量應(yīng)在助焊劑材料中占為2% 10%的重量百分比。上述實(shí)施例中，本發(fā)明采用了四種溶劑三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺和山梨糖醇，這四種溶劑同時(shí)使用的效果較佳，當(dāng)然，亦可只用其中的一種，還可是乙二醇、二乙烯三胺和丁二醇中的一種，或所有這些溶劑中的兩種或多種組合使用。此處不再一一列舉，故以上的說明所包含的技術(shù)方案應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏，其特征在于 該焊膏是由重量百分比為85% 90%的焊錫合金粉和10% 15%的助焊劑均勻混合制成； 所述的焊錫合金粉，按重量百分比，由54% 60%的Bi、0. 5% 6%的Ζη、0. 5% 2%的Ni,O. 05% O. 5%的RE和余量Sn加工制成，各組分總量和為100% ； 所述的助焊劑，按重量百分比，由10% 20%的活性劑、1% 10%的成膏劑、1% 10%的潤(rùn)濕劑、2% 10%的觸變劑和余量溶劑混合而成，各組分總量和為100% ;其中，所述的活性劑為氟化鋰、氟化鋅、氟化亞錫、氟化鈉、氟硼酸亞錫、氟硼酸鋅、氟硼酸銨和氟化氫胺中的至少一種；所述的成膏劑為羥乙基纖維素、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000和聚乙二醇6000中的至少一種；所述的潤(rùn)濕劑為磺化油；所述的觸變劑為氫化蓖麻油和改性氫化蓖麻油中的至少一種；所述的溶劑為山梨糖醇、乙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺和丁二醇中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏，其特征在于所述的焊錫合金粉是將依一定比例的Bi、Zn、Ni、Re和余量Sn混合熔煉先制得合金后，再采用霧化法，制得合金粉末，最終篩選制得的合金粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏，其特征在于所述的助焊劑是按配料比取料后，將活性劑、成膏劑、潤(rùn)濕劑和觸變劑加至溶劑中，不高于50°C溫度下攪拌至完全溶解制得。
4.一種制備權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的方法，其特征在于該方法包括下列步驟 1)按重量百分比，分別取54% 60%的Bi,O.5% 6%的Zn,O. 5% 2%的Ni,O. 05% O.5%的RE和余量Sn，上述組分總量100%，將各組分混合，熔煉，先制得合金； 2)采用霧化法，將步驟I制得的合金霧化制得合金粉末，再將該合金粉末通過篩選制得焊錫合金粉； 3)按重量百分比，分別取10% 20%的活性劑、1% 10%的成膏劑、1% 10%的潤(rùn)濕齊[J、2% 10%的觸變劑和余量溶劑，各組分總量和為100%，將活性劑和成膏劑、潤(rùn)濕劑、觸變劑加至溶劑中，不高于50°C溫度下攪拌，待完全溶解后，靜置，制得助焊劑； 4)按重量百分比，分別取步驟2制得的焊錫合金粉85% 90%和步驟3制得的助焊劑10% 15%，混合，攪拌均勻，制得低溫釬焊用無鉛焊膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的方法，其特征在于所述的步驟2中采用的霧化法是以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將步驟I制得的合金置于壓力為1.0MPa I. 5MPa，溫度為220°C 260°C的條件下霧化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的方法，其特征在于所述的步驟2中將該合金粉末通過篩選制得粒度在25um 48um的焊錫合金粉。
7.—種權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其特征在于用于作為鋁散熱器低溫釬焊焊膏。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其特征在于所述的鋁散熱器為電腦CPU的鋁散熱器、LED鋁散熱器或大功率發(fā)熱器件鋁散熱器。
9.一種權(quán)利要求I所述的鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏的用途，其特征在于用于作為電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊焊膏?！?br> 全文摘要
一種鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏及制備方法和其用途，該焊膏由重量百分比為85%～90%的焊錫合金粉和10%～15%的助焊劑均勻混合制成。其中的焊錫合金粉，按重量百分比，由54%～60%的Bi、0.5%～6%的Zn、0.5%～2%的Ni、0.05%～0.5%的Re和余量Sn組成；其中的助焊劑，按重量百分比，由10%～20%的活性劑、1%～10%的成膏劑、1%～10%的潤(rùn)濕劑、2%～10%的觸變劑和余量溶劑混合而成。制備時(shí)，先按焊錫合金粉比例所需取料熔煉制得合金；然后用霧化法制得合金粉末，再經(jīng)篩選制得焊錫合金粉；同時(shí)取料制得助焊劑；最后將制得的焊錫合金粉85%～90%和助焊劑10%～15%，混合，攪拌均勻，制得鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。其特別適用于電腦CPU鋁散熱器低溫釬焊用無鉛焊膏。
文檔編號(hào)B23K35/22GK102848093SQ201110183238
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者周萬盛, 張國(guó)清, 高念忠, 張啟運(yùn) 申請(qǐng)人:北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所