CN102581504B - 石墨烯增强无铅焊料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯增强无铅焊料，其原料组成及其重量份数为，石墨烯∶无铅焊料基体＝0.75～1.75∶50000。本发明利用粉末冶金的工艺方法，先将石墨烯按照比例置于无水乙醇中，经超声震荡、球磨、烘干，再与无铅焊料基体混合搅拌，压制成坯体，于高纯氩气的保护气氛下175℃烧结，再挤压成直径为6mm的棒材，制成石墨烯增强无铅焊料。本发明达到绿色环保、焊接可靠的要求，替代了传统的锡-铅焊料，具有比现有技术的无铅焊料更高、更可靠的力学性能，作为超大规模集成电路的连接材料，是一种符合现代电子工业发展趋势的复合材料。
Description
技术领域
本发明是关于焊接材料的，特别涉及一种石墨烯增强无铅焊料及其制备方法。
背景技术
传统锡-铅焊料具有良好的焊接性能，长期以来在电子工业中被广泛使用，但是铅会对人体健康及自然环境造成潜在危害。随着电子工业的发展，超大规模集成电路中焊点越来越小，而且做成受到的力学、点穴、和热学负载越来越重，对焊料的要求越来越高。传统的锡-铅合金的抗蠕变性能差，不能满足现在电子工业的要求。因此，无铅焊料的开发和应用，担负着保护环境和提高电子产品质量的双重任务。
现有技术的无铅焊料中比较典型的有锡-铜、锡-银-铜、锡-锌等系列合金。但是，到目前为止仍然没有研制出一种能够完全代替传统锡-铅焊料的无铅焊料。增强焊料性能的可行性方法是在常规焊料里引入第二相，使其成为复合焊料。石墨烯具有良好的力学、电学和热学性质，可以成为传统焊料优良的增强相。理论计算表明，力学性能明显优于其他晶须材料，具有很高的刚度。石墨烯的低密度和良好的结构稳定性，使其在复合焊料领域具有诱人的应用前景。
发明内容
本发明的目的是，提供一种石墨烯增强无铅焊料以替代传统的锡-铅焊料，克服传统锡-铅焊料中铅元素带来的环境健康问题，且作为超大规模集成电路的连接材料，具有比现有技术的无铅焊料更高、更可靠的力学性能，是一种符合现代电子工业发展趋势的复合材料。
本发明利用粉末冶金的方法，通过如下技术方案予以实现。
一种石墨烯增强无铅焊料，其原料组成及其重量份数为，石墨烯∶无铅焊料基体＝0.75～1.75∶50000。所述的无铅焊料基体为锡-银-铜系合金。
所述的无铅焊料基体也可以是以下合金中的任意一种：锡-铟-银，铟-银，锡-铋-银，锡-铜，锡-银-铜-铋，锡-铋-银-铟，锡-锌，锡-锌-铋，锡-金。
石墨烯增强无铅焊料的制备方法，具有如下步骤：
(1)将石墨烯按0.75～1.75mg/ml的比例置于无水乙醇中，将其混合溶液放于超声槽中超声震动30min，然后再将混合溶液加入球磨机内，球磨1个小时，烘干，得到微观分散性好且宏观致密的石墨烯；
(2)将步骤(1)得的石墨烯加入50000mg锡银铜系合金的无铅焊料基体，放入搅拌器中，混合搅拌12个小时，使石墨烯均匀的分布在无铅钎料基体中；
(3)将步骤(2)中混合搅拌后的粉末放入模具中，室温下，用180MP的压力将粉末单轴压实成直径为35mm的圆柱体；
(4)在高纯氩气的保护气氛下，将步骤(3)的坯体在175℃烧结，保温2个小时，烧结炉从室温上升到175℃的时间为10min，烧结后的坯体于空气中自然冷却。
(5)将步骤(4)烧结后的圆柱体放入带孔的圆柱形模具中挤压成直径为6mm的棒材，制备成石墨烯增强无铅焊料。
所述步骤(1)的石墨烯为单层石墨烯粉，其制备方法为物理法。
所述步骤(2)的搅拌器为V型搅拌器，搅拌器的转速为以每分钟50转。
本发明的有益效果是：(1)利用石墨烯优异的力学、电学和热学性能，使其作为无铅焊料的增强相，达到绿色环保、焊接可靠的要求，替代了传统的锡-铅焊料，提高了现有技术的无铅焊料的性能；(2)利用粉末冶金的工艺方法，不破坏石墨烯原有结构，提高了石墨烯在基体焊料中的分散性。
附图说明
图1是现有技术Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例1抗拉强度值的对比示意图；
图2是现有技术Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例1屈服强度值的对比示意图；
图3是现有技术Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例2抗拉强度值的对比示意图；
图4是现有技术Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例2屈服强度值的对比示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将15mg的石墨烯置于20ml无水乙醇里，将混合溶液放于超声槽中超声震动30min，再将混合溶液加入球磨机内，球磨1小时，取出烘干，得到微观分散性好且宏观致密的石墨烯。
称取50000mg的Sn-Ag-Cu无铅焊料基体粉末与球磨好的石墨烯一起加入V型搅拌器中，以每分钟50转的速度混合搅拌12小时，使石墨烯均匀的分布在无铅焊料基体中。
将混合粉末放入模具中，室温下，用180MP的压力单轴压实成直径为35mm的圆柱体。
在高纯氩气的保护气氛下，将圆柱形坯体在175℃烧结，保温2个小时，烧结炉从室温上升到175℃的时间为10min，烧结后将胚体放到空气中冷却。
将烧结后的圆柱体放入带孔的圆柱形模具中挤压成直径为6mm的棒材，制成石墨烯增强无铅焊料。
图1为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例1石墨烯增强无铅焊料的抗拉强度值的对比示意图；图中A为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的抗拉强度值，B为实施例1石墨烯增强无铅焊料的抗拉强度值。由图1可以看出，实施例1较之现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的抗拉强度值增长9.35％。
图2为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例1石墨烯增强无铅焊料的屈服强度值的对比示意图；图中A为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的屈服强度值，B为实施例1石墨烯增强无铅焊料的屈服强度值。由图2可以看出，实施例1较之现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的屈服强度值增长9.21％。
实施例2
将35mg的石墨烯置于20ml无水乙醇里，将混合溶液放于超声槽中超声震动30min，再将混合溶液加入球磨机内，球磨1小时，，取出烘干，得到微观分散性好且宏观致密的石墨烯。
称取50000mg Sn-Ag-Cu无铅焊料基体粉末与球磨好的石墨烯一起加入V型搅拌器中，以每分钟50转的速度混合搅拌12个小时，使石墨烯均匀的分布在无铅焊料基体中。
将混合粉末放入模具中，室温下，用180MP的压力单轴压实成直径为35mm的圆柱体。
在高纯氩气的保护气氛下，将圆柱形坯体在175℃烧结，保温2个小时，烧结炉从室温上升到175℃的时间为10min，烧结后将胚体放到空气中冷却。
将烧结后的圆柱体放入带孔的圆柱形模具中挤压成直径为6mm的棒材，制成石墨烯增强无铅焊料。
图3为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例2石墨烯增强无铅焊料的抗拉强度值的对比示意图；图中A为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的抗拉强度值，B为实施例1石墨烯增强无铅焊料的抗拉强度值。由图1可以看出，实施例1较之现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的抗拉强度值增长10.22％。
图4为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料与实施例2石墨烯增强无铅焊料的屈服强度值的对比示意图；图中A为现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的屈服强度值，B为实施例1石墨烯增强无铅焊料的屈服强度值。由图2可以看出，实施例1较之现有技术的Sn-Ag-Cu无铅焊料的屈服强度值增长10.56％。
本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种石墨烯增强无铅焊料，其原料组成及其重量份数为，石墨烯︰无铅焊料基体＝0.75～1.75︰50000，所述的无铅焊料基体为锡银铜系合金；
该石墨烯增强无铅焊料的制备方法，具有如下步骤：
⑴将石墨烯按照0.75～1.75mg/ml的比例置于无水乙醇中，将其混合溶液放于超声波震荡仪中超声震荡30min，然后将混合溶液加入球磨机内，用球磨1个小时，烘干，得到微观分散性好且宏观致密的石墨烯；
⑵将步骤⑴得的石墨烯加入50000mg锡银铜系合金的无铅焊料基体中，放入搅拌器中，混合搅拌12个小时，使石墨烯均匀的分布在无铅焊料基体中；
⑶将步骤⑵中混合搅拌后的粉末放入模具中，室温下，用180MP的压力将粉末单轴压实成直径为35mm的圆柱形坯体；
⑷在高纯氩气的保护气氛下，将步骤⑶的坯体在175℃烧结，保温2个小时，烧结炉从室温上升到175℃的时间为10min，烧结后的坯体于空气中自然冷却；
⑸将步骤⑷烧结后的圆柱体放入带孔的圆柱形模具中挤压成直径为6mm的棒材，制成石墨烯增强无铅焊料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯增强无铅焊料，其特征在于，所述的无铅焊料基体也可以是以下合金中的任意一种：锡-铟-银，铟-银，锡-铋-银，锡-铜，锡-银-铜-铋，锡-铋-银-铟，锡-锌，锡-锌-铋，锡-金。
3.根据权利要求1所述的石墨烯增强无铅焊料，其特征在于，所述步骤⑴的石墨烯为单层石墨烯粉，其制备方法为物理法。
4.根据权利要求1所述的石墨烯增强无铅焊料，其特征在于，所述步骤⑵的搅拌器为V型搅拌器，搅拌器的转速为以每分钟50转。
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Families Citing this family (33)
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|---|---|---|---|---|
| CN103212924A (zh) * | 2013-04-11 | 2013-07-24 | 西安交通大学 | 一种电子封装用的石墨烯包覆铜焊丝及其制备方法 |
| CN103386559A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-13 | 常熟理工学院 | 含纳米石墨的SnBi系低温无铅钎料膏 |
| CN103993192A (zh) * | 2014-04-04 | 2014-08-20 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种通过石墨烯增强金属材料的方法 |
| CN104400247B (zh) * | 2014-09-29 | 2016-05-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种高导热石墨烯--Sn-Ag系复合钎料的制备方法 |
| CN104842089B (zh) * | 2015-06-02 | 2017-06-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种电子封装用高强度无铅复合钎料的制备方法 |
| CN104889595B (zh) * | 2015-06-09 | 2017-09-05 | 郴州市金贵银业股份有限公司 | 一种氧化石墨烯/纳米银复合钎焊材料及其制备方法 |
| CN105047645A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-11 | 江苏师范大学 | 一种用于三维封装芯片堆叠的Sn基互连材料 |
| CN105171277B (zh) * | 2015-09-25 | 2017-07-07 | 天津大学 | 一种锡基银石墨烯无铅复合钎料的制备方法 |
| CN105643148B (zh) * | 2016-03-07 | 2018-03-09 | 上海和伍复合材料有限公司 | 一种银钎焊膏及其制备方法 |
| CN106001979B (zh) * | 2016-05-19 | 2018-01-30 | 厦门圣之岛金属科技有限公司 | 一种石墨烯‑氧化锌晶须‑锡基复合材料及其制备方法 |
| CN105772980B (zh) * | 2016-05-19 | 2018-02-23 | 厦门信果石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯‑锡基无铅焊料及其制备方法 |
| CN106270936A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 基于石墨烯复合粉末焊料的压辊辊面气体保护堆焊方法 |
| CN106346114A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-25 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 基于改性铁基石墨烯复合焊料的压辊辊面气体保护堆焊方法 |
| CN106270926A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 基于金属基石墨烯复合焊料的压辊辊面明弧堆焊方法 |
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| CN106271227A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 一种改性铁基石墨烯热喷涂复合焊丝及其制备方法 |
| CN106238963A (zh) * | 2016-09-18 | 2016-12-21 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 一种改性铁基石墨烯复合焊料及其制备方法 |
| CN106271210A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-04 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 一种铁基石墨烯堆焊复合焊料及其制备方法 |
| CN106312368A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-11 | 安徽克里斯特新材料有限公司 | 一种铁基石墨烯热喷涂复合焊丝及其制备方法 |
| CN106695158A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-24 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种含石墨烯的软钎料及其制备方法 |
| CN107009045B (zh) * | 2017-05-22 | 2019-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种电子封装用Sn-Bi系复合钎料及其制备方法 |
| CN107186331A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-22 | 兰州大学 | 一种含石墨烯新型ybco涂层导体焊接接头及制备方法 |
| CN107363432B (zh) * | 2017-08-31 | 2019-07-23 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种用于连接镍基高温合金的复合钎料及钎焊方法 |
| CN107695567A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-16 | 如皋市下原科技创业服务有限公司 | 一种贴片二极管焊接专用焊锡膏的制备方法 |
| CN108941966B (zh) * | 2018-08-20 | 2019-11-12 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种石墨烯强化钢铝异种材料焊缝的焊接方法 |
| CN110666267B (zh) * | 2019-10-11 | 2021-09-24 | 江苏科技大学 | 一种锡焊点合金化形成方法 |
| CN111014864B (zh) * | 2019-12-10 | 2022-04-01 | 太原理工大学 | 一种快速超声辅助制造具有方向性晶粒钎缝的接头制备方法 |
| CN111112881B (zh) * | 2020-01-03 | 2021-06-04 | 苏州优诺电子材料科技有限公司 | 一种石墨烯改性低温焊料及其制备方法 |
| CN111916344B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-10-04 | 合肥工业大学 | 一种基于石墨烯/锡改性的铜纳米颗粒的铜-铜低温键合方法 |
| CN112719690A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-04-30 | 重庆科技学院 | 一种复合钎料及其制备方法 |
| CN114850732B (zh) * | 2022-06-21 | 2024-01-23 | 齐齐哈尔大学 | 一种石墨烯增强锡基复合钎料的制备方法 |
| CN115740831A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-07 | 北京工业大学 | 一种碳纤维增强无铅低温焊料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101313397A (zh) * | 2005-12-20 | 2008-11-26 | 英特尔公司 | 用于高性能互连的碳纳米管钎料复合材料 |
| CN101653877A (zh) * | 2009-08-25 | 2010-02-24 | 深圳市亿铖达工业有限公司 | 纳米增强无铅焊料及其制备方法 |
| CN102152018A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-17 | 徐州师范大学 | 碳纳米管增强无铅焊料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011084481A1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-07-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Electrically and/or thermally conductive suspensions including graphite microfluids |
-
2012
- 2012-03-23 CN CN201210080713.4A patent/CN102581504B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101313397A (zh) * | 2005-12-20 | 2008-11-26 | 英特尔公司 | 用于高性能互连的碳纳米管钎料复合材料 |
| CN101653877A (zh) * | 2009-08-25 | 2010-02-24 | 深圳市亿铖达工业有限公司 | 纳米增强无铅焊料及其制备方法 |
| CN102152018A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-17 | 徐州师范大学 | 碳纳米管增强无铅焊料及其制备方法 |
Also Published As
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