CN113601063A - 一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带及其制备方法，该基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带包括基带及焊接层，焊接层由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。本发明通过在锡基合金焊料中添加由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料提高了焊料的润湿性能，降低了焊料熔点和焊接温度，增加了焊接强度，且不含铅原料，更加绿色环保，抗氧化性能高，导热性能好，反射性能优良，钎焊性能优良，极大的满足了当今无铅焊接发展的需求。
Description
技术领域
本发明属于光伏焊带技术领域，具体涉及一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带及其制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强，无铅焊料替代传统锡铅焊料成为当下发展趋势，但目前的无铅焊料虽然在一定程度上解决了在太阳能光伏以及微电子行业无铅化的工艺要求，实践了环境保护的有关规定，但是无铅焊料的具体性能与传统锡铅焊料相比熔点上有较大的差距，同时无铅焊料还存在润湿性低、流动性差等不足，导致在焊带生产过程中铜基带浸润在熔锡炉中的时间不得不延长，生产效率降低，影响了企业的生产效益。为此，设计一种新型的基于纳米改性的高润湿无铅焊料并用于光伏焊带的改性，可解决无铅焊料的相关不足，对我国光伏焊带行业的发展具有较大的促进作用。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带及其制备方法。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，包括基带及设置于其上的焊接层，所述焊接层由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。
进一步的，所述锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡50-80份
银2-4份
铋18-30份
钕0.2-5份
镨0.1-0.6份。
进一步的，所述焊接层由Fe3O4纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，所述Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.2-1wt％。
进一步的，所述Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
进一步的，所述焊接层由ZnO纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，所述ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.1-2wt％。
进一步的，所述ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
进一步的，所述焊接层的厚度为10-45μm。
进一步的，所述基带与焊接层之间由上至下依次设置有反射层、防氧化层和纳米改性层。
进一步的，所述反射层的厚度为1-35μm，所述反射层上设置若干个未贯穿防氧化层的盲洞；所述防氧化层的厚度为1-35μm；所述纳米改性层为采用Al2O3纳米颗粒改性的石墨烯制成，厚度为8-80μm。
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将50-80份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入2-4份银、18-30份铋、0.2-5份钕和0.1-0.6份镨，搅拌混匀，最后加入由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.1-5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温20-50min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带及其制备方法，该基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带包括基带及设置于其上的焊接层，焊接层由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。本发明制成的纳米结构材料的分散性好，形貌可控，通过在锡基合金焊料中添加由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料大大提高了焊料的润湿性能，降低了焊料熔点和焊接温度，增加了焊接强度，提升了焊接的可靠性，且不含铅原料，更加绿色环保，抗氧化性能高，导热性能好，反射性能优良，钎焊性能优良，整体结构简单，制备方法快捷简便，在太阳能光伏电池、微电子封装等领域具有广泛的应用潜力，极大的满足了当今无铅焊接发展的需求。
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，包括基带及设置于其上的焊接层，焊接层由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。
锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡50-80份
银2-4份
铋18-30份
钕0.2-5份
镨0.1-0.6份。
作为具体的一种实施方式，焊接层由Fe3O4纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.2-1wt％，优选为0.5wt％。
作为具体的一种实施方式，焊接层由ZnO纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.1-2wt％，优选为0.5wt％。
作为具体的一种实施方式，焊接层的厚度为10-45μm。
作为具体的一种实施方式，基带与焊接层之间由上至下依次设置有反射层、防氧化层和纳米改性层。
作为更具体的一种实施方式，反射层的厚度为1-35μm，反射层上设置若干个未贯穿防氧化层的盲洞；防氧化层的厚度为1-35μm；纳米改性层为采用Al2O3纳米颗粒改性的石墨烯制成，厚度为8-80μm。
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将50-80份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入2-4份银、18-30份铋、0.2-5份钕和0.1-0.6份镨，搅拌混匀，最后加入由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.1-5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温20-50min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
实施例1
一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，包括基带及设置于其上的焊接层，焊接层由铁系纳米材料制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。
锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡52份
银3份
铋28份
钕4份
镨0.5份。
焊接层由Fe3O4纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
焊接层的厚度为10μm。
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将52份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入3份银、28份铋、4份钕和0.5份镨，搅拌混匀，最后加入由Fe3O4纳米颗粒制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温30min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
实施例2
一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，包括基带及设置于其上的焊接层，所述焊接层由锌系纳米材料制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。
锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡80份
银2份
铋19份
钕0.25份
镨0.1份。
焊接层由ZnO纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将80份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入2份银、19份铋、0.25份钕和0.1份镨，搅拌混匀，最后加入由ZnO纳米颗粒制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温35min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
余同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡72份
银4份
铋25份
钕5份
镨0.3份。
本发明公开了一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将72份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入4份银、25份铋、5份钕和0.3份镨，搅拌混匀，最后加入由Fe3O4纳米颗粒制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温30min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
余同实施例1。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡50份
银4份
铋30份
钕5份
镨0.6份。
余同实施例1。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的基带与焊接层之间由上至下依次设置有反射层、防氧化层和纳米改性层。
反射层的厚度为30μm，反射层上设置若干个未贯穿防氧化层的盲洞；防氧化层的厚度为20μm；纳米改性层为采用Al2O3纳米颗粒改性的石墨烯制成，厚度为28μm。
余同实施例1。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，包括基带及设置于其上的焊接层，所述焊接层由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料改性的锡基合金焊料制成。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述锡基合金焊料包括以下重量份数的原料：
锡50-80份
银2-4份
铋18-30份
钕0.2-5份
镨0.1-0.6份。
3.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述焊接层由Fe3O4纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，所述Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.2-1wt％。
4.根据权利要求3所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述Fe3O4纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
5.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述焊接层由ZnO纳米颗粒改性的锡基合金焊料制成，所述ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.1-2wt％。
6.根据权利要求5所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述ZnO纳米颗粒的添加浓度为0.5wt％。
7.根据权利要求1、3或5所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述焊接层的厚度为10-45μm。
8.根据权利要求1所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述基带与焊接层之间由上至下依次设置有反射层、防氧化层和纳米改性层。
9.根据权利要求8所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，其特征在于，所述反射层的厚度为1-35μm，所述反射层上设置若干个未贯穿防氧化层的盲洞；所述防氧化层的厚度为1-35μm；所述纳米改性层为采用Al2O3纳米颗粒改性的石墨烯制成，厚度为8-80μm。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清洗基带并干燥，备用；
S2、按重量份数计，将50-80份锡置于加热炉中进行熔化，随后加入2-4份银、18-30份铋、0.2-5份钕和0.1-0.6份镨，搅拌混匀，最后加入由铁系纳米材料、锌系纳米材料、铋系纳米材料、金属/合金纳米材料、多元纳米材料中的一种或几种的组合制成的纳米结构材料，纳米结构材料的添加浓度为锡基合金焊料的0.1-5wt％，将全部原料边搅拌边熔化，待全部原料完全熔化后于140-170℃条件下保温20-50min，熔化过程中加入迷迭香进行抗氧化保护；
S3、将步骤S2所得熔化物料浸渍或涂覆于步骤S1所得基带表面，随后于室温条件下冷却、固化，得所需基于纳米改性的高润湿无铅光伏焊带，经检验合格再真空包装，即可出厂。
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