CN101804528A - 大功率晶体管焊接用无铅焊料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率晶体管焊接用无铅焊料及制备方法，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组成，先制成锡磷中间合金、锡镍中间合金，再加入锑在不锈钢器具内熔炼而成，该产品具有焊点致密、组织均匀、晶粒细小、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定和环保的优点及效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率晶体管焊接用无铅焊料，属电子焊接材料领域。
本发明还涉及该无铅焊料的制备方法。
背景技术
大功率晶体管主要应用于电子设备的扫描电路中，如彩电、显示器、示波器、大型游戏机的水平扫描电路、视放电路、发射机的功率放大器、如对讲机、手机的射频输出电路和高速电子开关电路等，大功率管由于发热量大，所以常安装在金属散热器上。目前多数使用传统锡铅焊料，由于锡-铅焊料含铅对环境有污染，因此欧盟发布二个指令，禁止在电子产品中使用含铅的锡焊料，现有的无铅焊料种类很多，但有的焊料在焊接后焊点有空穴、气孔，焊接时易氧化，影响润湿性，随温度变化，强度变化大，工况温度下，性能不稳定，强度低、硬度小等缺点与不足。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种具有焊点致密、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定好的大功率晶体管焊接用无铅焊料，从而即环保又满足了大功率晶体管焊接质量要求。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：
大功率晶体管焊接用无铅焊料，它由下述重量百分比的原料组成：
Sb 6～8％、Ni 0.5～0.7％、P 0.04～0.06％和余量Sn。
所述无铅焊料的制备方法，它按下述步骤进行：
(a)将精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250℃用不锈钢钟罩将磷探入锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均匀，静置10分钟后浇铸成锡磷中间合金，锡、磷质量比98.5∶1.5；
(b)将精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至1550℃，加入镍，搅拌均匀，静置30分钟后浇铸成锡镍中间合金，锡、镍质量比为95∶5；
(c)取2.7～4.0重量％的(a)项锡磷中间合金、10～14重量％的(b)项锡镍中间合金、6～8重量％的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450℃保温，搅拌均匀后，静置30分钟，浇铸无铅焊料。
本发明的无铅焊料选用锡含量为99.99％的精锡，并在精锡中加入镍、锑、磷三种元素。其中添加锑，可增加合金的硬度和强度。同时，锑的加入也改善了焊料合金的润湿性，并使焊料合金具有抗腐蚀性能。添加镍，可细化晶粒，增加强度。由于镍与锡熔点差距大，因此以中间合金方式加入精锡中。加入磷后，焊料合金具有抗氧性能，但由于磷易挥发，因此采用不锈钢钟罩将磷探入锡液底部，这样保证磷不损失，同时安全。
本发明的无铅焊料与常用焊料(HLSn60Pb)进行对比，其结果见表1
表1本发明的无铅焊料与常用焊料性能对比结果
| 性能比较项目 | 常用焊料 | 本发明无铅焊料 |
| 焊点 | 焊点有空穴、气孔等缺陷 | 组织均匀、晶粒细小、致密 |
| 抗氧化 | 焊接时易氧化，影响润湿性 | 润湿性能稳定 |
| 耐热强度 | 随温度变化，强度变化大 | 随温度变化，强度变化小 |
| 热性能稳定 | 工况温度下，热性能不稳定 | 工况温度下，热性能稳定 |
| 强度(Mpa) | 52 | 87 |
| 硬度(HB) | 16 | 29 |
从表1本发明的无铅焊料与常用焊料性能对比结果可以看出本发明的无铅焊料性能是很优异的，可用作大功率晶体管焊接用焊料。
由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比该产品具有焊点致密、组织均匀、晶粒细小、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定和环保的优点及效果。
具体实施方式
实施例1
取98.5kg精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250℃用不锈钢钟罩将1.5kg磷探入锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均匀，静置10分钟后浇铸成锡磷中间合金，取95kg精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至1550℃，加入5kg镍，搅拌均匀，静置30分钟后浇铸成锡镍中间合金，取2.7kg的锡磷中间合金、14kg的锡镍中间合金、6kg的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的77.3kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450℃保温，搅拌均匀后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 6％、Ni 0.7％、P 0.04％和余量Sn93.26％。
实施例2
取实施例1的3.3kg的锡磷中间合金、12kg的锡镍中间合金、7kg的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的77.7kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450℃保温，搅拌均匀后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 7％、Ni 0.6％、P 0.05％和余量Sn92.35％。
实施例3
取实施例1的4kg的锡磷中间合金、10kg的锡镍中间合金、8kg的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的78kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450℃保温，搅拌均匀后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 8％、Ni 0.5％、P 0.06％和余量Sn91.44％。
Claims (2)
1.一种大功率晶体管焊接用无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成：
Sb 6～8％、Ni 0.5～0.7％、P 0.04～0.06％和余量Sn。
2.如权利要求1所述无铅焊料的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行：
(a)将精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250℃用不锈钢钟罩将磷探入锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均匀，静置10分钟后浇铸成锡磷中间合金，锡、磷质量比为98.5∶1.5；
(b)将精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至1550℃，加入镍，搅拌均匀，静置30分钟后浇铸成锡镍中间合金，锡、镍质量比为95∶5；
(c)取2.7～4.0重量％的(a)项锡磷中间合金、10～14重量％的(b)项锡镍中间合金、6～8重量％的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450℃保温，搅拌均匀后，静置30分钟，浇铸无铅焊料。
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