CN114012303A - 一种低温焊料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温焊料及其制备方法，所述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：铋54％～58％、银0.2％～0.8％、铟0.1％～0.5％和锑0.01％～0.04％，其余为锡和少量不可避免的杂质；本发明低温焊料通过对各原料组分的选择，使得低温焊料的熔点达到了138℃左右，同时，该低温焊料具有优异的焊接拉力、流动性和耐腐蚀性能，保障了焊带表面具有优异的光亮度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及焊料技术领域，具体涉及一种低温焊料及其制备方法。
背景技术
光伏焊带是光伏组件生产中的关键原材料，在电池片之间起到导通连接的作用，其材料质量和性能决定了光伏组件的使用寿命。
光伏焊带行业中主要采用锡铅焊料，随着无铅化进程的推进，无铅焊料受到研发人员的关注；目前，现有低温焊料存在熔点相对偏高以及含有有害物质无法符合欧盟ROHS、REACH的标准要求的问题；
例如，专利申请号为201710518692.2的中国专利公开了一种含Ge的光伏焊带用低温Sn-Bi焊料及其制备方法，然而，该制备方法制备得到的低温焊料熔点较高，具体地最低熔点达到了150℃。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温焊料及其制备方法，该低温焊料具有较低的熔点，具体达到138℃左右，此外，该低温焊料还具有优异的焊接拉力和流动性，使得焊带表面具有优异的光亮度。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供一种低温焊料，所述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋54％～58％、银0.2％～0.8％、铟0.1％～0.5％和锑0.01％～0.04％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
优选地，所述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋56.5％～57.5％、银0.4％～0.6％、铟0.2％～0.3％和锑0.02％～0.025％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
优选地，所述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋57％、银0.5％、铟0.25％和锑0.022％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
优选地，所述杂质含量不大于0.23％。
优选地，所述低温焊料的熔融温度为137～139℃。
本发明第二方面提供一种上述低温焊料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(a)向加热至420～450℃后的高纯锡锭中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物；
(b)待第一混合物温度降至345～355℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物；
(c)将第二混合物降温至280～300℃进行浇铸，得到所述低温焊料。
优选地，所述步骤(a)中，搅拌时间为12～18min，转速为60～70r/min。
优选地，所述步骤(a)中，锡银合金中银的含量为8％～12％。
优选地，所述步骤(b)中，搅拌时间为12～18min，转速为60～70r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明低温焊料中，铋的添加能够改善焊料熔点，锡能够提高耐腐蚀性能，银的添加不仅能够提高导电性，还能够改善低温焊料的表面光滑度，铟能够改善低温焊料的流动性，增强焊带表面的光亮度，锑能够提高焊接拉力，再经过各组分的合理配比，使得低温焊料的熔点低至138℃左右，同时，该低温焊料具有优异的焊接拉力、流动性和耐腐蚀性能，保障了焊带表面具有优异的光亮度和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例5中低温焊料熔点的检测结果图；
图2为本发明实施例5中低温焊料产品图；
图3为本发明实验例中对照例1低温焊料的产品图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
一、低温焊料
上述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋54％、银0.8％、铟0.1％和锑0.01％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
实施例2
一、低温焊料
上述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋58％、银0.2％、铟0.5％和锑0.04％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
((a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
实施例3
一、低温焊料
上述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋56.5％、银0.6％、铟0.3％和锑0.025％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
实施例4
一、低温焊料
上述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋57.5％、银0.4％、铟0.2％和锑0.02％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
实施例5
一、低温焊料
上述低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
铋57％、银0.5％、铟0.25％和锑0.022％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
采用GB/T 1425-2021方法中贵金属及其合金融化温度范围的测定热分析实验方法对上述低温焊料的熔点进行检测，检测结果如图1所示，由图1可知，其熔点在137.9℃。
对照例1
一、低温焊料，该低温焊料由如下重量百分含量的组分构成：
锡42％、铋57％和银1％。
二、制备方法
上述低温焊料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将高纯锡锭置于锡炉中加热至430℃后，在锡炉中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物，其中，锡银合金中银的含量为10％；搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(b)待第一混合物温度降至350℃时，向第一混合物中加入高纯铋并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物，其中，搅拌时间为15min，转速为60r/min；
(c)将第二混合物降温至290℃进行浇铸，得到上述低温焊料。
实验例
1、获取实施例5的低温焊料，将该低温焊料送至CTI华测检测，检测情况如下：
样品：实施例5制备得到的低温焊料；
检测依据标准：
按照欧盟RoHS指令2011/65/EU及其修订指令(EU)2015/863
具体检测依据如表1所示：
表1
| 测试项目 | 测试方法 | 测试仪器 |
| 铅 | IEC 62321-5:2013 | ICP-OES |
| 铬 | IEC 62321-5:2013 | ICP-OES |
| 汞 | IEC62321-4:2013+AMD1:2017CSV | ICP-OES |
| 六价铬 | IEC 62321-7-1:2015 | UV-vis |
| 多溴联苯 | IEC 62321-6:2015 | GC-MS |
| 多溴二苯醚 | IEC 62321-6:2015 | GC-MS |
| 邻苯二甲酸酯 | IEC 62321-8:2017 | GC-MS |
检测结果：
铅的检测结果为9mg/kg，检出限为2mg/kg，限值为100mg/kg；其他检测项目均未检出；可见，本申请低温焊料符合欧盟RoHS指令2011/65/EU及其修订指令(EU)2015/863的标准。
2、获取实施例5和对照例1中制备得到的低温焊料；对低温焊料产品进行观察，其中，实施例5中低温焊料产品如图2所示，现有低温焊料如图3所示，由图2和图3可知：
本申请低温焊料为光亮金属状，表面光滑无颗粒状结晶；然而，对照例1低温焊料昏暗不光泽不光亮，表面颗粒状结晶明显，导致焊带生产中排线效果差，容易出现排线不良。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种低温焊料，其特征在于，由如下重量百分含量的组分构成：
铋54％～58％、银0.2％～0.8％、铟0.1％～0.5％和锑0.01％～0.04％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低温焊料，其特征在于，由如下重量百分含量的组分构成：
铋56.5％～57.5％、银0.4％～0.6％、铟0.2％～0.3％和锑0.02％～0.025％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的低温焊料，其特征在于，由如下重量百分含量的组分构成：
铋57％、银0.5％、铟0.25％和锑0.022％，其余为锡和少量不可避免的杂质。
4.根据权利要求1～3任一所述的低温焊料，其特征在于，所述杂质含量不大于0.23％。
5.根据权利要求1～3任一所述的低温焊料，其特征在于，所述低温焊料的熔融温度为137～139℃。
6.权利要求1～5任一所述的低温焊料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)向加热至420～450℃后的高纯锡锭中加入锡银合金并搅拌，得到第一混合物；
(b)待第一混合物温度降至345～355℃时，向第一混合物中加入高纯铋、铟和锑并在恒温下进行搅拌，得到第二混合物；
(c)将第二混合物降温至280～300℃进行浇铸，得到所述低温焊料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，搅拌时间为12～18min，转速为60～70r/min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，锡银合金中银的含量为8％～12％。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，搅拌时间为12～18min，转速为60～70r/min。
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