CN109175768A - SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了SiC晶须增强的Sn‑Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：SiC晶须3‑6份；Sn‑Bi系微合金粉40‑80份；其中，Sn‑Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：Bi 35.9‑57.5％，In 0.3‑0.6％，Cu 0.01‑0.05％，Zn 0.005‑0.009％，Pt 0.001‑0.003％，Y 0‑0.003％，Ce 0.001‑0.005％，Cd 0.0005‑0.0009％，Co 0.0001‑0.0005％，其余为Sn以及不可避免的杂质。本发明还公开了该焊料的制备方法。本发明制得的焊料对基体的润湿性好，具有良好的机械性能。

Description

SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及钎焊领域，具体的涉及一种SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料。
背景技术：
在已有焊料中加入强化相后得到的焊料称为复合焊料，复合焊料是通过在焊料内部保持一个稳定的显微组织及均匀的变形，从而改进焊料的可靠性，改善和弥补基体合金性能上的某些不足，全面提高焊点的性能(特别是热疲劳性能及蠕变性能)和使用寿命。这种强化的另一个重要特征是不会改变原焊料基体的熔点、润湿性等工艺特性。
复合焊料的制备方法一般有两种，最传统的方法是把强化颗粒加入到熔融的焊料中熔炼，这种方法称为机械混合法或外加法，机械混合法中的另一分支是直接在焊膏中添加强化颗粒，再将它们与焊膏长时间混合制备复合焊膏，直接用于表面组装；另外一种方法基于粉末冶金技术，即先将强化颗粒与焊料和合金颗粒混合均匀，再通过挤压成形制成复合焊料。但是目前的复合焊料增强颗粒与合金基体相容性差，容易发生团聚，使得焊料的使用寿命大大缩短。
发明内容：
本发明的目的是提供一种SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其机械性能优异，与被焊基体的润湿性好，抗疲劳性能优异。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 3-6份；
Sn-Bi系微合金粉 40-80份。
作为上述技术方案的优选，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质。
作为上述技术方案的优选，所述SiC晶须的直径为20-50nm，长度为1-2μm。
作为上述技术方案的优选，所述Sn-Bi系微合金粉的粒径大小为10-20μm。
作为上述技术方案的优选，所述Sn-Bi系微合金粉还包括0.001-0.006％的Ag和0-0.001％的Sm。
作为上述技术方案的优选，所述SiC晶须和Sn-Bi系微合金粉的用量进一步为：SiC晶须3-4.5份、Sn-Bi系微合金粉55-75份。
作为上述技术方案的优选，所述Bi的含量进一步为50-55.5％，In的进一步含量为0.1-0.2％。
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述等离子体处理的条件为微波功率为600-700W，温度为400-500℃，等离子体处理时间为5-10min。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述镍层的厚度为5-15nm。
本发明具有以下有益效果：
本发明在Sn-Bi系基体中加入适量的SiC晶须，SiC晶须在焊料基体中不发生反应，不变形，且可以有效阻碍位错和晶界滑移，从而提高焊料基体的机械性能；
本发明制得的复合焊料能够形成可靠焊点，没有氧化物掺杂，焊接孔隙极小，耐高低温冲击特性、热疲劳性能优异，有较好可靠性。在各种表面处理的焊盘上具有良好的润湿性。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 3份；
Sn-Bi系微合金粉 40份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为600W，温度为400℃，等离子体处理时间为5min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
实施例2
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 6份；
Sn-Bi系微合金粉 80份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为600W，温度为500℃，等离子体处理时间为10min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
实施例3
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 4份；
Sn-Bi系微合金粉 50份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为700W，温度为400℃，等离子体处理时间为6min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
实施例4
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 4.5份；
Sn-Bi系微合金粉 60份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为650W，温度为450℃，等离子体处理时间为7min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
实施例5
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 5份；
Sn-Bi系微合金粉 70份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为700W，温度为400℃，等离子体处理时间为8min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
实施例6
SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 5.5份；
Sn-Bi系微合金粉 75份；
其中，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；其中，等离子体处理的条件为微波功率为600W，温度为450℃，等离子体处理时间为9min；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
SiC晶须 3-6份；
Sn-Bi系微合金粉 40-80份。
2.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，Sn-Bi系微合金粉以质量百分比计包括以下组分：
其余为Sn以及不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，所述SiC晶须的直径为20-50nm，长度为1-2μm。
4.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，所述Sn-Bi系微合金粉的粒径大小为10-20μm。
5.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，所述Sn-Bi系微合金粉还包括0.001-0.006％的Ag和0-0.001％的Sm。
6.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，所述SiC晶须和Sn-Bi系微合金粉的用量进一步为：SiC晶须3-4.5份、Sn-Bi系微合金粉55-75份。
7.如权利要求1所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料，其特征在于，所述Bi的含量进一步为50-55.5％，In的进一步含量为0.1-0.2％。
8.如权利要求1至7任一所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将SiC晶须表面进行等离子体活化；然后在其表面沉积一层近视镍，制得镀镍的SiC晶须；
(2)将上述制得的镀镍的SiC晶须与Sn-Bi系微合金粉混合研磨，制得复合焊料。
9.如权利要求8所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述等离子体处理的条件为微波功率为600-700W，温度为400-500℃，等离子体处理时间为5-10min。
10.如权利要求8所述的SiC晶须增强的Sn-Bi系焊料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述镍层的厚度为5-15nm。
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