一種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁及鋁合金的低溫釬料，具體涉及Sn-Zn-Ag-Ni合金釬料。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子工業(yè)中，軟釬焊料產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著電子器件的焊接工藝、性能指 標(biāo)和使用壽命。針對(duì)宇航等特殊用途的電子器件，要求焊料中Pb含量大于3%，對(duì)金鍍層、 銀（合金）鍍層、銅具有良好的潤(rùn)濕性，且最好為共晶焊料。尤其是針對(duì)復(fù)雜器件，存在分 級(jí)釬焊需求，要求熔化溫度在KKTC~400°C不同區(qū)間范圍的分級(jí)焊料。已有商品焊料中 InPbAg、SnPb、SnPbAg等可滿足部分要求，但熔化溫度在200°C~250°C的焊料仍為空白。歐 洲進(jìn)口的Pb-5Sn-10Sb (wt % )釬料，熔化溫度適宜，釬焊工藝性較好，但對(duì)Cu潤(rùn)濕性不足， 無(wú)法滿足使用要求。
[0003] 軟釬焊料是低溫釬焊時(shí)使用的一種金屬連接材料。為了獲得優(yōu)質(zhì)的釬焊接頭，通 常低溫釬料應(yīng)滿足如下要求：（1)能潤(rùn)濕母材，并與其形成牢固的連接；(2)良好的流動(dòng)性 能，釬料借助毛細(xì)作用在接頭中鋪展，形成致密的釬縫；（3)成分均勻，熔化間隔?。?4)釬 焊接頭強(qiáng)度性能好，耐腐蝕，并能滿足其他特殊性能的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有較高強(qiáng)度的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬 料。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：
[0006] 一種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，由以下含量的成分組成：Snl5. 5~16. 5wt %、 Sb7. 0 ~8. Owt^^Ag0.0 1 ~I. 2wt%，Pb 余量。
[0007] 如上所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，優(yōu)選地，所述釬料的形態(tài)為絲、箔或粉。
[0008] 另一方面，本發(fā)明提供上述Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料在電子器件銀鍍層、金鍍層、銅 鍍層軟釬焊中的應(yīng)用。
[0009] 再一方面，本發(fā)明提供上述Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料的制備方法，該方法包括如下 步驟：
[0010] 八.按重量百分比，分別稱取15.5~16.5%的511、7.0%~8.0%的513、0.01%~ 1. 2%的Ag和余量Pb,上述組分總量100% ;
[0011] B.利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中 頻感應(yīng)爐，加熱至450°C~500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C~380°C，保溫5分鐘， 進(jìn)行燒鑄，制成直徑30mm棒狀或厚度5mm板狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0012] C.將步驟B制得的合金鑄錠經(jīng)擠壓、乳制或霧化制粉，分別制成焊絲、焊箔或焊 粉。
[0013] 如上所述的方法，優(yōu)選地，所述霧化制粉步驟包括：以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將制得 的棒狀鑄錠置于壓力為0. 5MPa~1.0 MPa，溫度為350°C~380°C的條件下，氣霧化制成合金 粉末,將該合金粉末,通過(guò)篩分,獲得粒度在25um~45um的合金焊粉。
[0014] 又一方面，本發(fā)明提供一種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，其是采用如上所述的方法制 備的。
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于以下幾個(gè)方面：
[0016] 1、本發(fā)明的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料適用于電子器件金鍍層、銀（合金）鍍層、銅的 釬焊。
[0017] 2、本發(fā)明的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料為近共晶釬料，熔化溫度236°C~243°C。
[0018] 3、本發(fā)明的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料合理調(diào)配各組分的配比，其中Sn的含量為 15. 5~16. 5%，在保證釬料對(duì)基體材料潤(rùn)濕性的同時(shí)，又避免了對(duì)鍍層的過(guò)度侵蝕；少量 Ag的添加亦可抑制釬料對(duì)鍍層的侵蝕。該釬料對(duì)鍍層具有良好的潤(rùn)濕性，鋪展系數(shù)大于 92%，釬焊工藝性好。
[0019] 4、本發(fā)明的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料抗拉強(qiáng)度高達(dá)70MPa。
[0020] 5、本發(fā)明制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料形態(tài)包括絲、箔、粉，制備方法簡(jiǎn)單，利于批 量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料的工藝流程圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料的差熱分析圖譜。
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料用于釬焊試驗(yàn)，剖切得到的 焊接界面照片。
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2制得的釬料箔照片。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例1 :制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料（一）
[0026] 步驟1 :金屬原料稱重
[0027] 分別稱取 158 克 Sn、0. 1 克 Ag、78 克 Sb 和 763. 9 克 Pb ;
[0028] 步驟2 :合金熔鑄
[0029] 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻 感應(yīng)爐，加熱至500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C，保溫5分鐘，進(jìn)行澆鑄，制成直徑 30mm棒狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0030] 步驟3 :焊絲制備
[0031] 將熔鑄后的合金棒狀鑄錠，經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)擠壓，制成直徑Imm焊絲。
[0032] 實(shí)施例2 :制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料（二）
[0033] 步驟1 :金屬原料稱重
[0034] 分別稱取 159 克 Sn、0. 5 克 Ag、76 克 Sb 和 764. 5 克 Pb ;
[0035] 步驟2 :合金熔鑄
[0036] 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻 感應(yīng)爐，加熱至500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C，保溫5分鐘，進(jìn)行澆鑄，制成厚度 5mm板狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0037] 步驟3 :焊箔制備
[0038] 將熔鑄后的合金板狀鑄錠，經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制，制成厚度0.1 mm焊箔。
[0039] 將得到的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料用于釬焊試驗(yàn)，基體材料為純Cu片，在加熱平臺(tái) 上完成釬焊，釬焊溫度260°C。剖切得到的焊接界面照片如圖3所示，試驗(yàn)表明釬料對(duì)純Cu 潤(rùn)濕性好，焊著率高于95%。釬料箔照片如圖4所示。
[0040] 實(shí)施例3 :制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料（三）
[0041] 步驟1 :金屬原料稱重
[0042] 分別稱取160克Sn、10克Ag、75克Sb和755克Pb ;
[0043] 步驟2 :合金熔鑄
[0044] 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻 感應(yīng)爐，加熱至500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C，保溫5分鐘，進(jìn)行澆鑄，制成直徑 30mm棒狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0045] 步驟3 :焊粉制備
[0046] 采用氣霧化制粉法，以氮?dú)庾鳛殪F化氣體，將制得的棒狀鑄錠置于壓力為0. 6MPa， 溫度為350°C的條件下，氣霧化制成合金粉末，將該合金粉末，通過(guò)篩分，獲得粒度在 25um~45um的合金焊粉。
[0047] 實(shí)施例4 :制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料（四）
[0048] 步驟1 :金屬原料稱重
[0049] 分別稱取162克Sn、10克Ag、74克Sb和754克Pb ;
[0050] 步驟2 :合金熔鑄
[0051] 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻 感應(yīng)爐，加熱至500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C，保溫5分鐘，進(jìn)行澆鑄，制成直徑 30mm棒狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0052] 步驟3 :焊絲制備
[0053] 將熔鑄后的合金棒狀鑄錠，經(jīng)過(guò)擠壓機(jī)擠壓，制成直徑Imm焊絲。
[0054] 實(shí)施例5 :制備Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料（五）
[0055] 步驟1 :金屬原料稱重
[0056] 分別稱取164克ZnUO克Ag、72克Ni和754克Pb ;
[0057] 步驟2 :合金熔鑄
[0058] 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻 感應(yīng)爐，加熱至500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C，保溫5分鐘，進(jìn)行澆鑄，制成厚度 5mm板狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠；
[0059] 步驟3 :焊箔制備
[0060] 將熔鑄后的合金板狀鑄錠，經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制，制成厚度0.1 mm焊箔。
[0061] 實(shí)施例6性能測(cè)試
[0062] 分別對(duì)實(shí)施例1-5制備的釬料進(jìn)行物理測(cè)試和力學(xué)性能測(cè)試，并與已有的釬料性 能進(jìn)行比較，取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。實(shí)施例2制得的釬料差熱分析曲線見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2,其 中Te指釬料固相溫度，Tf指釬料液相溫度。
[0063] 表 1
[0064]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，其特征在于，該釬料由以下含量的成分組成：Snl5. 5~ 16. 5wt%、Sb7. O ~8. Owt%、AgO. Ol ~I. 2wt%，Pb 余量。
2. 如權(quán)利要求1所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，其特征在于，所述釬料的形態(tài)為絲、箔 或粉。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料在電子器件銀鍍層、金鍍層、銅鍍層 軟釬焊中的應(yīng)用。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料的制備方法，其特征在于，該方法包 括如下步驟： 八.按重量百分比，分別稱取15.5~16.5%的511、7.0%~8.0%的513、0.01%~1.2% 的Ag和余量Pb,上述組分總量100% ; B. 利用中頻感應(yīng)爐，將稱取的Pb、Sn、Sb、Ag金屬原料擱置在石墨坩堝內(nèi)，利用中頻感 應(yīng)爐，加熱至450°C~500°C熔煉，待金屬熔清后，降溫至350°C~380°C，保溫5分鐘，進(jìn)行 澆鑄，制成直徑30mm棒狀或厚度5mm板狀的Pb-Sn-Sb-Ag合金鑄錠； C. 將步驟B制得的合金鑄錠經(jīng)擠壓、乳制或霧化制粉，分別制成焊絲、焊箔或焊粉。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述霧化制粉步驟包括：以氮?dú)庾鳛殪F化氣 體，將制得的棒狀鑄錠置于壓力為〇. 5MPa~1.0 MPa，溫度為350°C~380°C的條件下，氣霧 化制成合金粉末，將該合金粉末，通過(guò)篩分，獲得粒度在25um~45um的合金焊粉。
6. -種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，其特征在于，其是采用如權(quán)利要求4或5所述的方法制 備的。
【專利摘要】一種Pb-Sn-Sb-Ag合金釬料，主要用于電子器件金屬鍍層的軟釬焊。該釬料由以下含量的成分組成：Sn15.5～16.5wt％、Sb7.0～8.0wt％、Ag0.01～1.2wt％，Pb余量。該釬料熔化溫度適中，對(duì)金屬鍍層具有良好的潤(rùn)濕性，釬焊工藝性好，焊縫耐熱沖擊性能好，適用于電子器件銀(合金)鍍層、金鍍層、銅的軟釬焊。
【IPC分類】B23K35-40, B23K35-26
【公開(kāi)號(hào)】CN104741819
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310751544
【發(fā)明人】張國(guó)清, 原輝
【申請(qǐng)人】北京有色金屬與稀土應(yīng)用研究所, 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十三研究所
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月31日