CN109759742A - 一种无钎焊剂用的焊料及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无钎焊剂用的焊料及焊接方法，包括锡基材质的中间焊接体，在中间焊接体表面或表面设置的孔内或凹坑内，涂覆或埋置有直径在1‑1000nm范围的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种混合的粉末。本发明焊料的活性纳米颗粒，通过超声发生装置产生的振荡活化和摩擦，促使焊接母材表面氧化膜破裂，达到去膜的效果，降低了焊接助焊剂产生的气体污染，焊接污染少、接头质量高；焊接时温度低，采用活性纳米颗粒，通过超声发生装置的振荡生热，促使焊料或纳米颗粒与母材发生冶金反应，实现无铅焊料全固相或半固态的低温互连，焊接温度较传统液相互连低30℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及钎焊技术领域，涉及一种无钎焊剂用的焊料及焊接方法。
背景技术
由于铅锡焊料具有较低的熔点、良好的性价比和易获取等特性，所以它被广泛应用于各个行业，但是铅有极大的负面影响，随着人们环保意识的提高，全球各个国家发布了限制铅的使用条令。现在人们想用SAC0307、SC07等锡基钎料代替SnPb37来使用，但是SAC0307、SC07等锡基钎料的熔点比SnPb37的熔点高40°左右，并且随着电子产品的集成化、微小化以及结构复杂化，对产品的焊接技术要求越来越高，在大多数电子产品中，焊点的可靠性、焊接过程中的温度、在最高温度的保温时间以及焊接过程中的清洁度直接决定电子产品的质量。若温度过高或最高温度的保温时间过长不仅焊接效率低、浪费能源以及工作环境差，而且可能导致焊点周围的热敏元器件受损。因此低温焊接是一个重要的课题。
对于铜和铝之间同质或异质材料较低温度的焊接来说，在已有专利中，东莞市新玛博创超声波科技有限公司20181019专利CN108672867A公布了一种铜基材料的无助焊剂脉冲超声低温钎焊方法，它是将母材和合金钎料组成待焊组件；采用钎焊温度为100℃～287℃，对待焊组件的焊接部位进行超声钎焊，使焊接母材形成冶金结合。西安交通大学20111116专利CN101596632B 公布了一种空气气氛中铝材和铜材的钎焊方法，它包括铝材的清洗、铜材的清洗、丝状钎料的清洗、电镀、烘烤、钎焊等步骤。
上述例子的共同的特点包括焊接温度较高、焊接效率低下和操作要求高等。因此，有必要提供一种新型的焊接方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种无钎焊剂用的焊料，其所用的材料成本低、制作简单；本发明的第二目的在于提供一种采用该无钎焊剂用焊料的焊接方法，在钎焊过程中，焊接效率高，工艺方法新颖，并且操作十分简单。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无钎焊剂用的焊料，其特征在于，包括锡基材质的中间焊接体，在中间焊接体表面或表面设置的孔内或凹坑内，设置有直径在1-1000nm范围的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种混合的粉末。
具体设置时，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体上，或者用粘连的方法把活性纳米颗粒粘在中间焊接体上，或者把配好的活性纳米颗粒设置在中间焊接体表面通过打孔等方法形成的浅孔里。在焊接时，锡基材质的中间焊接体作为过渡件，在其要焊接的区域设置单一的或几种混合好的活性纳米颗粒，或者在要焊接的区域开设若干浅孔，在浅孔内设置单一的或几种混合好的活性纳米颗粒。孔或凹坑的深度低于0.1mm，可以满布于焊料表层，至少布满待焊接区域。
具体焊接（钎焊）时，采用紫铜，或其他铜合金、或铝合金作为焊接母材，采用本发明的块状或带状的锡基材质的中间焊接体，如锡基带、锡基块为中间焊接体，在中间焊接体表面或表面设置的孔内，设置有直径在1-1000nm范围的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种混合的粉末，加热到焊接需要的温度，焊接温度设定为室温~焊料液相线，在焊接过程中采用超声波发生器产生振动，对待焊试件进行超声辅助焊接。
横向超声波发生器超声的频率设定为20-50KHz、功率为100-2000w，纵向超声波发生器超声的频率设定为20-50KHz、功率设定为30-2000w，钎焊温度设定为室温-230℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20—60s，焊接时间为20s—150 s。
相对于现有技术，本发明的无钎焊剂用的焊料及焊接方法，具有如下有益效果：
1、本发明焊料的活性纳米颗粒，通过超声发生装置产生的振荡活化和摩擦，促使焊接母材表面氧化膜破裂，达到去膜的效果，降低了焊接助焊剂产生的气体污染及焊接气孔等缺陷的产生，焊接污染少、接头质量高。
2、本发明焊接时温度低，采用焊料的活性纳米颗粒，通过超声发生装置的振荡生热，促使焊料或纳米颗粒与母材发生冶金反应，实现无铅焊料全固相或半固态的低温互连，焊接温度较传统液相互连低30℃以上。而且可以节省加热能源，而且焊接时间短。
3、本发明可以钎焊同质或异质材料，尤其是可以钎焊难以钎焊的材料；如紫铜与紫铜之间的焊接成型，紫铜与其他铜合金之间的焊接成型，紫铜与铝合金之间的焊接成型，铝合金与铝合金之间的焊接成型等。采用单种纳米颗粒或者混合纳米颗粒，促使纳米颗粒与不同母材间发生冶金反应，可实现异种材料的快速连接，连接效率高、适应面广。
4、本发明的实验不使用助焊剂，它不仅环保，而且极大地节约了成本。
5、本发明使用的是单或双超声，它们调节方便，容易得到好的钎焊接头。采用双超声震荡，在去除焊接母材表面氧化膜的同时，可以进一步密实焊缝组织，控制界面IMC的厚度及形状，焊接效果更好。
6、块状中间焊接体表面涂覆纳米颗粒或者表层置入纳米颗粒，可以在不改变焊料主体成分的情况下，焊接温度与焊料合金的物性没有明显的依赖关系，可以实现无铅焊接温度自由控制，工艺控制更加方便。
附图说明
图1 为具体实施例1的装置示意图；
图2 为具体实施例2的装置示意图；
图3 为具体实施例3的装置示意图；
图4为 具体实施例4的装置示意图；
图5 为具体实施例5的装置示意图；
图6为 具体实施例6的装置示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式和附图，对本发明进行详细说明。
具体实施例1
（1）将方形紫铜板2与方形紫铜板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图1所示，待焊试件按紫铜板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、紫铜板4顺序放置。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5、6的平台7上，将纵向超声波发生器的纵向超声振子1压在紫铜板2上，纵向超声波发生器超声的频率为50KHz、功率为2000w，钎焊温度为室温，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为60s，焊接时间为150 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、
Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体上。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示70s时关闭超声，直到计时器显示150s时，焊接完成，控制超声振子1远离平台7后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例2
（1）将方形紫铜板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图2所示，待焊试件按紫铜板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铝合金板4顺序放置。
（3）把按位置放置好的试件用大镊子放到有挡块5的加热平台6上，将纵
向超声波发生器的超声振子1压在待焊接试件上，横向超声波发生器超声的频率为20KHz、功率为100w，钎焊温度为230℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20s，焊接时间为60 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再在用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体上。
所述的焊接过程，在横向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示20s时关闭超声，在计时器
显示30s时开启超声，在计时器显示40s时关闭超声，直到计时器显示60s时，控制超声振子1远离试件后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例3
（1）将方形铝合金板2与方形铝合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图3所示，待焊试件按铝合金板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铝合金板4顺序放置在模具的凹槽里；
（3）把放有试件的模具用大镊子放到加热平台6上，将纵向超声波发生器的超声振子1压在待焊接试件上，纵向超声波发生器超声的频率为30KHz、功率为1500w，钎焊温度为150℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为40s，焊接时间为100 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%
纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再在中间焊接体上打布满与焊料表面且深为0.05mm的凹坑，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体的凹坑里。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在紫铜板2上后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声，在计时器显示70s时关闭超声，直到计时器显示150s时，控制超声振子1远离平台7后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例4
（1）将方形铝合金板2与方形铜合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图4所示，待焊试件按铝合金板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铜合金板4顺序放置在模具的凹槽里。
（3）把放有试件的模具用大镊子放到有挡块8的加热平台7上，将纵向超声波发生器的纵向超声振子1压在待焊接试件上以及使横向超声振子6与铝合金板2紧密接触，横向超声波发生器超声的频率设定为50KHz、功率为2000w，纵向超声波发生器超声的频率设定为40KHz、功率设定为1800w，钎焊温度设定为60℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为60s，焊接时间为120 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）
+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再在中间焊接体上打布满与焊料表面且深为0.05mm的凹坑，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体的凹坑里。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在试件上和横向超声振子6与铝合金板2紧密接触后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启超声1、6，在计时器显示70s时关闭超声1、6，直到计时器显示120s时，控制纵向超声振子1远离加热平台7和横向超声振子6远离试件后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例5
（1）将方形紫铜板2与方形铜合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图5所示，待焊试件按紫铜板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铜合金板4顺序放置在模具的凹槽里。
（3）把放有试件的模具用大镊子放到加热平台7上，将纵向超声波发生器的纵向超声振子1压在待焊接试件上以及使纵向超声波发生器的纵向超声振子6与加热平台7紧密接触，纵向超声波发生器1超声的频率设定为40KHz、功率为1000w，纵向超声波发生器2超声的频率设定为30KHz、功率设定为900w，钎焊温度设定为120℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为40s，焊接时间为100 s。
所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）
+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再在中间焊接体上打布满与焊料表面且深为0.1mm的孔，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体的孔里。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在试件上和纵向超声振子6与加热平台7紧密接触后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声1，在计时器显示20s时关闭纵向超声1，在计时器显示30s时开启纵向超声6，在计时器显示40s时关闭纵向超声6，在计时器显示50s时开启纵向超声1，在计时器显示60s时关闭纵向超声1，在计时器显示70s时开启纵向超声6，在计时器显示80s时关闭纵向超声6，直到计时器显示100s时，控制纵向超声振子1远离试件和纵向超声振子6远离加热平台7后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
具体实施例6
（1）将方形铜合金板2与方形铜合金板4的待焊表面区域用砂纸打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
（2）如图6所示，待焊试件按铜合金板2、带有活性纳米颗粒的中间焊接体3、铜合金板4顺序放置。
（3）把试件用大镊子放到有挡块5、8的加热平台7上，将纵向超声波发生器的纵向超声振子1压在待焊接试件上以及使纵向超声波发生器的纵向超声振子6与加热平台7紧密接触，纵向超声波发生器1超声的频率设定为20KHz、功率为100w，纵向超声波发生器2超声的频率设定为30KHz、功率设定为30w，钎焊温度设定为180℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为
30s，焊接时间为80 s。
所所述带有活性纳米颗粒的中间焊接体优选为Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn0.3Ag0.7Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+10%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Ni+2%纳米Co、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+5%纳米Ti+5%纳米Cu、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+8%纳米Sn、Sn3.0Ag0.5Cu带（块）+2%纳米Co+4%纳米Sn+4%纳米Cu。
所述的带有活性纳米颗粒的中间焊接体的制作过程，将一种活性纳米颗粒，或两种及两种以上的活性纳米颗粒均匀混合后，再在中间焊接体上打布满与焊料表面且深为0.1mm的孔，再用刷子等把单一的或几种混合好的活性纳米颗粒刷在锡基材质的中间焊接体的孔里。
所述的焊接过程，在纵向超声振子1压在试件上和纵向超声振子6与加热平台7紧密接触后就开始用计时器计时，在计时器显示10s时开启纵向超声1，在计时器显示20s时关闭纵向超声1，在计时器显示30s时开启纵向超声6，在
计时器显示40s时关闭纵向超声6，在计时器显示50s时开启纵向超声1，在计时器显示60s时关闭纵向超声1，直到计时器显示80s时，控制纵向超声振子1远离试件和纵向超声振子6远离加热平台7后取下试件，试件在空气中冷却，即完成焊接。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种无钎焊剂用的焊料，其特征在于，包括锡基材质的中间焊接体，在中间焊接体表面或表面设置的孔内或凹坑内，涂覆或埋置有直径在1-1000nm范围的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种混合的粉末。
2.根据权利要求1所述无钎焊剂用的焊料，其特征在于，所述中间焊接体为块状，或带状的Sn0.7Cu、Sn0.3Ag0.5Cu、Sn3.0Ag0.5Cu软钎料中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种无钎焊剂用的焊料，其特征在于：所述中间焊接体表面的孔或凹坑的深度低于0.1mm。
4.根据权利要求1或2所述一种无钎焊剂用的焊料，其特征在于：活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种的质量百分比，不大于中间焊接体质量的10%。
5.一种无钎焊剂用的焊料的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤:
1）选用紫铜，或其他铜合金，或铝合金作为待焊接母材，将待焊接母材的待焊表面区域打磨光滑，再用酒精喷洗待焊区域表面，然后进行烘干处理；
2）在块状的锡基材质的中间焊接体表面或表面设置深度低于0.1mm的孔内或凹坑内，涂覆或埋置有直径在1-1000nm范围的活性纳米颗粒的镍粉、钴粉、锡粉、钛粉、铜粉中的任一种，或任两种，或任三种，或任四种，或五种混合的粉末；
3）将设置了活性纳米颗粒的中间焊接体，设置在两个待焊接母材之间；
4）把两个待焊接母材和中间焊接体放到加热平台上，根据焊接工艺夹持或固定两个待焊接母材和中间焊接体；调整纵向超声发生装置或/和横向超声发生装置的位置，将纵向超声发生装置的纵向超声振子压在待焊接母材上，将横向超声发生装置的横向超声振子压在加热台上，或者靠在待焊接母材侧面上；
5）达到工艺要求的焊接温度后，启动纵向超声发生装置或/和横向超声发生装置,进行超声辅助焊接，达到工艺要求的辅助焊接时间后，停止发生装置。
6.根据权利要求5所述一种无钎焊剂用的焊料的焊接方法，其特征在于，横向超声发生装置产生超声的频率为20-50KHz、功率为100-2000w；钎焊温度为室温-230℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20—60s，焊接时间为20s—150 s。
7.根据权利要求5或6所述一种无钎焊剂用的焊料的焊接方法，其特征在于，纵向超声波发生器超声的频率为20-50KHz、功率为30-2000w，钎焊温度为室温-230℃，对待焊试件进行超声辅助焊接，超声辅助焊接时间为20—60s，焊接时间为20s—150 s。
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