CN108941967A - 一种低温有芯焊锡丝及其制备方法 - Google Patents

一种低温有芯焊锡丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电子焊接技术领域，具体涉及一种低温有芯焊锡丝及其制备方法，该低温焊锡丝直径为φ0.3～φ4.0mm，助焊剂焊芯含量为0.4～2.4%，低温焊锡丝由银、锑、铋、锡组成，按重量百分比计，银0.1％～3％、锑0.05％～0.8％、铋40％～65％、余量为锡；本发明方法将合金元素按照不同顺序比例进行混合，且添加一定比例的钾倒在浇铸模具中制成锡圆柱，再将锡圆柱装入挤压机入料盒中得到粗加工锡丝，最后依次将粗加工锡丝穿过直径大小适宜的眼模内，分组拉丝成φ0.3～φ4.0mm规格的焊锡丝，本发明通过银、锑、铋多元合金元素的添加，可以明显改善焊料的机械性能，制备锡丝的润湿性及抗拉强度好、成本低廉，焊点可靠性好，并且合金元素的成本低廉，利于制作。

Description

一种低温有芯焊锡丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子焊接技术领域，具体涉及一种低温有芯焊锡丝及其制备方法。
背景技术
目前在焊料行业中，与常规无铅焊料相比，低温焊料具有节能、对电子元器件热冲击小的特点。目前低温焊料合金主要在SnBi合金的基础上添加合金元素改善焊料的机械性能和焊接性能。因为SnBi焊料具有较大的脆性，加工成型性能较差，特别是在焊锡丝的拉丝制备工艺中，低温焊料不能完成成型工艺。为实现低温焊锡丝的制备，不仅要改善合金的脆性，也要满足大拉伸比的拉丝工艺的要求。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明了一种低温有芯焊锡丝及其制备方法，通过合金元素Ag、Sb的复合添加，并同时添加一定量钾，使得合金焊料不仅具有较好的机械性能和焊接性能，而且具有较好的抗氧化性能。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种低温有芯焊锡丝，该低温焊锡丝直径为φ0.3～φ4.0mm，助焊剂焊芯含量为0.4～2.4%，低温焊锡丝由银、锑、铋、锡组成，按重量百分比计，百分比含量如下：银0.1％～ 3％、锑 0.05％～ 0.8％、铋40 ％ ～ 65 ％，余量为锡。
一种低温有芯焊锡丝的制备方法，其步骤如下：
①、按照3:7的锡银比例将混合材料加入到中频炉中，中频炉的温度设定为1100-1200℃，制得母合金Ⅰ，并倒出冷却备用；
②、按照1:10的锡锑比例混合母合金Ⅰ加入到真空炉中，真空炉的温度设定为650-800℃，制得母合金Ⅱ，并倒出冷却备用；
③、将从①、②中获得的母合金Ⅰ和母合金Ⅱ倒入不锈钢容器中与剩余的锡和铋在温度350-450℃下充分混合，搅拌60 分钟后，静置180 分钟，制成低温合金Ⅲ；
④、当③中的温度降低到250-300℃时，将上述制得的低温合金Ⅲ加入配比比例的钾，搅拌60分钟，温度升至350-390℃后，静置20 分钟，然后舀出冷却，制成高抗氧化低温合金溶液；
⑤、将高抗氧化低温合金溶液倒入浇铸模具内，制备成60～80mm的锡圆柱；
⑥、将锡圆柱装入挤压机入料盒，将调制好的助焊剂装入松香桶内，将锡圆柱装入挤压机入料盒，将调制好的助焊剂装入松香桶内，设定挤压机入料盒的定料筒温度再80～120℃之间，且事先对定料筒进行预热，设定松香桶温度在100～120℃之间，当定料筒温度达到设定温度后，开启加压进行持续挤压作业，压力设定在5～30MPa之间，得到粗加工锡丝；
⑦、依次将粗加工锡丝穿过直径大小递减小于0.02mm的适宜眼模内，进行分组拉细，每组设有17个眼模，直至将粗加工锡丝拉至所需的φ0.3～φ4.0mm直径范围的有芯焊锡丝成品。
优选的，配比比例的钾重量百分比含量为0.001％～ 0.005％。
优选的，浇铸锡圆柱时，采用匀速冷却以细化晶粒；挤压时，温度设定在80-120℃，慢速挤压。
优选的，在步骤⑦中拉丝时，拉丝油温度设定在50～120℃，拉丝速度变频器设定在0.3～3.5范围内。
本发明的有益效果：本发明通过银、锑、铋多元合金元素的添加，可以明显改善焊料的机械性能，制备锡丝的润湿性及抗拉强度好、成本低廉，焊点可靠性好，并且合金元素的成本低廉，利于制作。
附图说明
图1为浇筑模具的剖视平面结构示意图；
图2为眼模的剖视平面结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
一种低温有芯焊锡丝分为普通实芯焊锡丝和带药芯焊锡丝，两种有芯焊锡丝的成分配比相同，其中制备方法在步骤⑥中有明显区别，在制备有芯焊锡丝时不添加助焊剂，在制备有芯焊锡丝时对松香桶温度也不进行加热，直接加热定料筒温度后进行挤压，具体见如下实施例。
实施例一：一种低温带药芯焊锡丝，该低温焊锡丝直径为φ0.3～φ4.0mm，助焊剂焊芯含量为0.4～2.4%，低温焊锡丝由银（Ag）、锑（Ab）、铋（Bi）、锡（Sn）组成，按重量百分比计，百分比含量如下：银0.1％～ 3％、锑0.05％～ 0.8％、铋40 ％ ～ 65 ％，余量为锡。
本发明的具体实施例和对比例的合金配方如表1所示，
表1：
一种低温带药芯焊锡丝的制备方法，其步骤如下：
①、按照3:7的锡银比例将混合材料加入到中频炉中，中频炉的温度设定为1100-1200℃，制得母合金Ⅰ，并倒出冷却备用；
②、按照1:10的锡锑比例混合母合金Ⅰ加入到真空炉中，真空炉的温度设定为650-800℃，制得母合金Ⅱ，并倒出冷却备用；
③、将从①、②中获得的母合金Ⅰ和母合金Ⅱ倒入不锈钢容器中与剩余的锡和铋在温度350-450℃下充分混合，搅拌60 分钟后，静置180 分钟，制成低温合金Ⅲ；
④、当③中的温度降低到250-300℃时，将上述制得的低温合金Ⅲ加入百分比含量为0.001％～ 0.005％的钾，搅拌60分钟，温度升至350-390℃后，静置20 分钟，然后舀出冷却，制成高抗氧化低温合金溶液；
⑤、将高抗氧化低温合金溶液倒入浇铸模具内，制备成60～80mm的锡圆柱，浇铸锡圆柱时，采用匀速冷却以细化晶粒，
如图1所示浇筑模具1的浇筑腔11置于中间位置，四周包裹有冷却循环水道12，在冷却循环水道12上设有不同方向的进水口13和出水口14，高抗氧化低温合金溶液倒入浇筑腔11内，被外周循环流动的冷却水包裹进行冷却；
⑥、将锡圆柱装入挤压机入料盒，挤压时，温度设定在80-120℃，慢速挤压，将调制好的助焊剂装入松香桶内，将锡圆柱装入挤压机入料盒，将调制好的助焊剂装入松香桶内，设定挤压机入料盒的定料筒温度再80～120℃之间，且事先对定料筒进行预热，设定松香桶温度在100～120℃之间，当定料筒温度达到设定温度后，开启加压进行持续挤压作业，压力设定在5～30MPa之间，得到粗加工锡丝；
⑦、依次将粗加工锡丝穿过直径大小递减小于0.02mm的适宜眼模2内，进行分组拉细，拉丝时，拉丝油温度设定在50～120℃，拉丝速度变频器设定在0.3～3.5范围内；每组设有17个眼模2，每个眼模的中间设有两端部往中间逐渐缩小的模孔21（如图2所示），直至将粗加工锡丝拉至所需的φ0.3～φ4.0mm直径范围的有芯焊锡丝成品。
其制成的锡丝直径范围如表2：
序号 直径（mm） 公差（mm） 带药芯焊锡丝助焊剂含量(％ )
1 0.3～0.6 ±0.02 0.4～2.4
2 0.6～0.8 ±0.04 0.4～2.4
3 0.8～1.2 ±0.05 0.4～2.4
4 ＞1.2 ±0.1 0.4～2.4
实施例九：一种低温实芯焊锡丝，该低温焊锡丝直径为φ0.3～φ4.0mm，低温焊锡丝由银、锑、铋、锡组成，按重量百分比计，百分比含量如下：银0.1％～ 3％、锑 0.05％～0.8％、铋40 ％ ～ 65 ％，余量为锡。
本发明的具体实施例和对比例的合金配方如表3所示，
表3：
一种低温实芯焊锡丝的制备方法，其步骤如下：
①、按照3:7的锡银比例将混合材料加入到中频炉中，中频炉的温度设定为1100-1200℃，制得母合金Ⅰ，并倒出冷却备用；
②、按照1:10的锡锑比例混合母合金Ⅰ加入到真空炉中，真空炉的温度设定为650-800℃，制得母合金Ⅱ，并倒出冷却备用；
③、将从①、②中获得的母合金Ⅰ和母合金Ⅱ倒入不锈钢容器中与剩余的锡和铋在温度350-450℃下充分混合，搅拌60 分钟后，静置180 分钟，制成低温合金Ⅲ；
④、当③中的温度降低到250-300℃时，将上述制得的低温合金Ⅲ加入百分比含量为0.001％～ 0.005％的钾，搅拌60分钟，温度升至350-390℃后，静置20 分钟，然后舀出冷却，制成高抗氧化低温合金溶液；
⑤、将高抗氧化低温合金溶液倒入浇铸模具内，制备成60～80mm的锡圆柱，浇铸锡圆柱时，采用匀速冷却以细化晶粒；浇筑模具的浇筑腔置于中间位置，四周包裹有冷却循环水道，在水道上设有不同方向的进水口和出水口，高抗氧化低温合金溶液倒入浇筑腔内，被外周循环流动的冷却水包裹进行冷却；
⑥、将锡圆柱装入挤压机入料盒，挤压时，温度设定在80-120℃，慢速挤压，将调制好的助焊剂装入松香桶内，将锡圆柱装入挤压机入料盒，设定挤压机入料盒的定料筒温度再80～120℃之间，且事先对定料筒进行预热，当定料筒温度达到设定温度后，开启加压进行持续挤压作业，压力设定在5～30MPa之间，得到粗加工锡丝；
⑦、依次将粗加工锡丝穿过直径大小递减小于0.02mm的适宜眼模内，进行分组拉细，拉丝时，拉丝油温度设定在50～120℃，拉丝速度变频器设定在0.3～3.5范围内；每组设有17个眼模，直至将粗加工锡丝拉至所需的φ0.3～φ4.0mm直径范围的有芯焊锡丝成品，其制成的锡丝直径范围如表2。
以上对本发明提供的一种低温有芯焊锡丝及其制备方法进行了详细介绍。具体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。

Claims (5)

1.一种低温有芯焊锡丝，其特征在于，该低温焊锡丝直径为φ0.3～φ4.0mm，助焊剂焊芯含量为0.4～2.4%，低温焊锡丝由银、锑、铋、锡组成，按重量百分比计，百分比含量如下：
银 0.1％～ 3％
锑 0.05％～ 0.8％
铋 40 ％ ～ 65 ％
余量为锡。
2.按照权利要求1所述的一种低温有芯焊锡丝的制备方法，其特征在于，其步骤如下：
①、按照3:7的锡银比例将混合材料加入到中频炉中，中频炉的温度设定为1100-1200℃，制得母合金Ⅰ，并倒出冷却备用；
②、按照1:10的锡锑比例混合母合金Ⅰ加入到真空炉中，真空炉的温度设定为650-800℃，制得母合金Ⅱ，并倒出冷却备用；
③、将从①、②中获得的母合金Ⅰ和母合金Ⅱ倒入不锈钢容器中与剩余的锡和铋在温度350-450℃下充分混合，搅拌60 分钟后，静置180 分钟，制成低温合金Ⅲ；
④、当③中的温度降低到250-300℃时，将上述制得的低温合金Ⅲ加入配比比例的钾，搅拌60分钟，温度升至350-390℃后，静置20 分钟，然后舀出冷却，制成高抗氧化低温合金溶液；
⑤、将高抗氧化低温合金溶液倒入浇铸模具内，制备成60～80mm的锡圆柱；
⑥、将锡圆柱装入挤压机入料盒，将调制好的助焊剂装入松香桶内，将锡圆柱装入挤压机入料盒，将调制好的助焊剂装入松香桶内，设定挤压机入料盒的定料筒温度再80～120℃之间，且事先对定料筒进行预热，设定松香桶温度在100～120℃之间，当定料筒温度达到设定温度后，开启加压进行持续挤压作业，压力设定在5～30MPa之间，得到粗加工锡丝；
⑦、依次将粗加工锡丝穿过直径大小递减小于0.02mm的适宜眼模内，进行分组拉细，每组设有17个眼模，直至将粗加工锡丝拉至所需的φ0.3～φ4.0mm直径范围的有芯焊锡丝成品。
3.根据权利要求2所述的一种低温有芯焊锡丝的制备方法，其特在于：配比比例的钾重量百分比含量为0.001％～ 0.005％。
4.根据权利要求2所述的一种低温有芯焊锡丝的制备方法，其特在于：浇铸锡圆柱时，采用匀速冷却以细化晶粒；挤压时，温度设定在80-120℃，慢速挤压。
5.根据权利要求2所述的一种低温有芯焊锡丝的制备方法，其特在于：在步骤⑦中拉丝时，拉丝油温度设定在50～120℃，拉丝速度变频器设定在0.3～3.5范围内。
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