CN108296668A - 一种无铅焊料合金及其制备方法 - Google Patents

一种无铅焊料合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种无铅焊料合金及其制备方法，包括以下步骤：按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。与现有技术相比，本发明以Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的无铅焊料合金的润湿性能，并且具有较低的熔点。

Description

一种无铅焊料合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊料合金技术领域，尤其涉及一种无铅焊料合金及其制备方法。
背景技术
Sn-Pb焊料在电子工业的应用已经很长时间，尤其其具有较低的熔点、较高的性价比以及易获得性，使其成为主要的低温焊料体系，被广泛用于有色金属、食品容器、建筑、机械以及管道装置的焊接等领域。然而，随着信息时代的到来，电子产品层出不穷，这些电子产品在造福人类的同时，其所含有的铅也日益污染生态环境和人类的身体健康。
现有技术中，焊料及其制备方法得到了广泛的报道，例如，申请号为201610948850.3的中国专利文献报道了一种镀锡碳纳米材料增强复合焊料合金及其焊膏，所述镀锡碳纳米材料增强复合焊料合金包含的组分及其重量份数为：锡基焊料84-95份，碳纳米材料0.01-0.2份；所述镀锡碳纳米材料增强复合焊膏还包括助焊剂5-15份。申请号为200810002598.2的中国专利文献报道了一种焊料合金以及其制造方法。本发明的焊料合金是在高温条件下向无铅焊料材料中添加碳。高温条件即是在800-1200℃范围,碳添加量在0.01-0.7WT.％范围。制造方法的步骤是:首先将制造焊料合金的无铅焊料材料投入到金属熔解炉,然后将金属熔解炉加热到高温状态即800-1200℃,使无铅焊料材料熔解,其后在其中添加加碳剂,搅拌均匀后将混合物流到铸造模具中冷却、凝固。申请号为201080001379.8的中国专利文献报道了一种具有优良的润湿性,且热疲劳性优良的低银类的无铅焊料合金、耐疲劳性优良的焊膏接合材料及松脂芯软焊料接合材料以及使用该接合材料的接合体,其特征在于,使含有0.1-1.5重量％的Cu、0.01重量％以上且不足0.05重量％的Co、0.05-0.25重量％的Ag、0.001-0.008重量％的Ge,剩余部分为Sn的低银类的无铅焊料合金和膏状的焊剂混合,或者以固态或者膏状的焊剂作为芯成形为线状。
但是，上述报道的焊料合金的润湿性能有待于进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种无铅焊料合金及其制备方法，具有良好的润湿性能，熔点较低。
有鉴于此，本发明提供了一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：Zn 10-15％、Ag 0.1-0.5％、Se 0.04-0.15％、In 0.3-0.9％、Bi 3.5-6.3％、Tb0.01-0.06％、Fe 0.6％、Zr 0.2-0.6％，余量为Sn。
优选的，Zn 12-15％。
优选的，Ag 0.1-0.4％。
优选的，Se 0.05-0.12％。
优选的，In 0.3-0.6％。
优选的，Bi 4.5-6.3％。
优选的，Tb 0.01-0.05％。
优选的，Fe 0.6％。
优选的，Zr 0.3-0.6％。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的无铅焊料合金的制备方法，包括以下步骤：按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
本发明提供一种无铅焊料合金及其制备方法，包括以下步骤：按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。与现有技术相比，本发明以Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的无铅焊料合金的润湿性能，并且具有较低的熔点。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：Zn 10-15％、Ag 0.1-0.5％、Se 0.04-0.15％、In 0.3-0.9％、Bi 3.5-6.3％、Tb 0.01-0.06％、Fe 0.6％、Zr 0.2-0.6％，余量为Sn。
作为优选方案，Zn 12-15％，Ag 0.1-0.4％，Se 0.05-0.12％，In0.3-0.6％，Bi4.5-6.3％，Tb 0.01-0.05％，Fe 0.6％，Zr 0.3-0.6％。
相应的，本发明还提供一种上述技术方案所述的无铅焊料合金的制备方法，包括以下步骤：按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
本发明提供一种无铅焊料合金及其制备方法，包括以下步骤：按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。与现有技术相比，本发明以Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的无铅焊料合金的润湿性能，并且具有较低的熔点。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料均为市购。
实施例1
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 10％、Ag 0.5％、Se 0.04％、In 0.9％、Bi 3.5％、Tb 0.06％、Fe 0.6％、Zr0.2％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为216℃，液相线温度为225℃，剪切强度为35N/mm2。
实施例2
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 15％、Ag 0.1％、Se 0.04％、In 0.9％、Bi 6.3％、Tb 0.01％、Fe 0.6％、Zr0.6％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为217℃，液相线温度为229℃，剪切强度为34N/mm2。
实施例3
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 12％、Ag 0.5％、Se 0.05％、In 0.9％、Bi 6.3％、Tb 0.01％、Fe 0.4％、Zr0.3％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为215℃，液相线温度为224℃，剪切强度为33N/mm2。
实施例4
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 14％、Ag 0.4％、Se 0.05％、In 0.5％、Bi 3.8％、Tb 0.04％、Fe 0.8％、Zr0.2％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为215℃，液相线温度为223℃，剪切强度为37N/mm2。
实施例5
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 14％、Ag 0.2％、Se 0.08％、In 0.8％、Bi 5.6％、Tb 0.05％、Fe0.4％、Zr0.3％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为218℃，液相线温度为227℃，剪切强度为32N/mm2。
实施例6
一种无铅焊料合金，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 11％、Ag 0.4％、Se 0.09％、In 0.5％、Bi 5.6％、Tb 0.02％、Fe0.6％、Zr0.3％，余量为Sn。
制备步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
对本实施例制备的无铅焊料合金的性能进行检测，固相线温度为217℃，液相线温度为226℃，剪切强度为34N/mm2。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无铅焊料合金，其特征在于，按照重量百分比计算，采用如下原料制备：
Zn 10-15％、Ag 0.1-0.5％、Se 0.04-0.15％、In 0.3-0.9％、Bi 3.5-6.3％、Tb 0.01-0.06％、Fe 0.4-0.8％、Zr 0.2-0.6％，余量为Sn。
2.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Zn 12-15％。
3.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Ag0.1-0.4％。
4.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Se0.05-0.12％。
5.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，In 0.3-0.6％。
6.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Bi 4.5-6.3％。
7.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Tb0.01-0.05％。
8.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Fe 0.6％。
9.根据权利要求1所述的无铅焊料合金，其特征在于，Zr 0.3-0.6％。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的无铅焊料合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量百分比，将Zn、Ag、Se、In、Bi、Tb、Fe、Zr、Sn加入至熔炼炉中，升温至290℃，保温45分钟，搅拌，继续升温至530℃，保温60分钟，搅拌，冷却至室温，得到无铅焊料合金。
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