CN115401359A - 焊带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊带及其制备方法，该焊带包括导电基带以及附着于所述导电基带外表面的焊料层，该焊料层包括以下质量份数的组分：铋5‑25％，银0.1‑2％，铜0.01‑0.2％，锑0.01‑0.2％，镓0.01‑0.2％，镍0.01‑0.2％，锗0.001‑0.01％，铈0.001‑0.01％，余量为锡。本发明中将焊料层的组分进行改进，合金性能优于单组分性能；也就是说焊料层在锡铋银的基础上，添加多种微量元素，有利于提升焊带的整体性能，从而降低焊接温度，大幅度提升焊带的耐氧化和耐腐蚀性，进而达到节能降耗的同时，无铅环保。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，更具体地，涉及一种焊带及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的迅速发展，对电子产品的要求越来越高，目前的电子产品所用的焊料种类很多，但大多数仍使用锡-铅合金材料，由于锡-铅合金材料含铅对环境有污染，对人有害，因而很多国家开始禁止使用含铅焊料，现有的无铅焊料多数为锡-银或锡-银合金，但其熔点较高，不利于降低能耗。
因此，亟需提供一种焊带及其制备方法，能够降低焊接温度，大幅度提升焊带的耐氧化和耐腐蚀性，进而达到节能降耗。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种焊带，包括导电基带以及附着于所述导电基带外表面的焊料层，该焊料层包括以下质量份数的组分：铋5-25％，银0.1-2％，铜0.01-0.2％，锑0.01-0.2％，镓0.01-0.2％，镍0.01-0.2％，锗0.001-0.01％，铈0.001-0.01％，余量为锡。
可选地，所述焊料层包括以下质量份数的组分：铋10-20％，银0.5-1.5％，铜0.05-0.1％，锑0.05-0.1％，镓0.05-0.1％，镍0.05-0.1％，锗0.001-0.005％，铈0.001-0.005％，余量为锡。
可选地，所述焊料层包括以下质量份数的组分：铋15％，银1％，铜0.08％，锑0.08％，镓0.08％，镍0.08％，锗0.003％，铈0.003％，余量为锡。
可选地，所述焊料层沿第一方向的厚度为10-30μm，所述第一方向为由所述导电基带指向所述焊料层的方向。
可选地，所述导电基带的直径为200-300μm。
可选地，所述导电基带为铜带。
本发明还提供一种上述焊带的制备方法，包括以下步骤：
在真空炉中对锡原料进行加热，待其熔化；
按照上述组分质量份数，将铋、银、铜、锑、镓、镍、锗和铈加入熔化的锡料中，混合均匀；
混合均匀后进行加热后搅拌，得到焊料层；
利用热浸法将导电基带浸入焊料层中，使焊料层附着在导电基带外表面，缓慢冷却后得到焊带。
可选地，所述在真空炉中对锡原料进行加热包括：在真空炉中加热锡原料至185-200℃。
可选地，所述混合均匀后进行加热后搅拌包括：在所述真空炉内继续进行保温，温度范围为185-200℃，时间范围为20-40min，利用搅拌机每隔2-4min搅拌30s-90s，搅拌的速度为100-300r/min。
可选地，所述混合均匀后进行加热后搅拌包括：在所述真空炉内继续进行保温，温度范围为190℃，时间范围为30min，利用搅拌机每隔3min搅拌60s，搅拌的速度为200r/min。
与现有技术相比，本发明提供的焊带及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的焊带及其制备方法，焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层，其中，将焊料层的组分进行改进，在锡的基础上，添加适量铜镍，不仅有利于提升焊带层的强度，而且还可以中和粗大的铜颗粒；通过锡铋镓的协同作用能够进一步增加润湿性能，以便于进一步提升焊接性能；通过银锡铈的协同作用能够提升焊带的抗氧化性，以及提高锡的润湿力；通过银锗的协同作用下能够有效抑制氧化物生成，提升焊带耐氧化性，防止易氧化的金属被氧化，即合金性能优于单组分性能；也就是说焊料层在锡铋银的基础上，添加多种微量元素，有利于提升焊带的整体性能，从而降低焊接温度，大幅度提升焊带的耐氧化和耐腐蚀性，进而达到节能降耗的同时，无铅环保。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明所提供的焊带的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
图1是本发明所提供的焊带的结构示意图，参照图1所示，本实施例中焊带包括导电基带1，在导电基带1的外表面附着有焊料层2，焊料层2沿第一方向的厚度为10-30μm，如10μm、15μm、20μm、25μm或30μm，第一方向为由导电基带1指向焊料层2的方向，焊料层2沿第一方向的厚度可以一致；导电基带1可以为铜带；导电基带1可以为圆形，也可以为矩形，当导电基带1为圆形时，导电基带1的直径为200-300μm，具体而言，导电基带1的直径可以为200μm、220μm、240μm、260μm、280μm或300μm；
焊料层2包括以下质量份数的组分：铋10-20％，银0.5-1.5％，铜0.05-0.1％，锑0.05-0.1％，镓0.05-0.1％，镍0.05-0.1％，锗0.001-0.005％，铈0.001-0.005％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，包括如下步骤：
在真空炉中对锡原料进行加热，加热温度为185-200℃，待其熔化，具体而言，加热温度可以为185℃、190℃、195℃或200℃；
按照上述组分质量百分比，将铋、银、铜、锑、镓、镍、锗和铈加入熔化的锡料中，混合均匀，上述铋、银、铜、锑、镓、镍、锗和铈可以依次加入，也可以根据实际情况随机加入上述原料；
混合均匀后在真空炉内继续进行保温，温度范围为185-200℃，如温度可以为185℃、190℃、195℃或200℃，时间范围为20-40min，保温时间可以为20min、25min、30min、35min或40min；利用搅拌机每隔2-4min(如2min、3min或4min)搅拌30s-90s，搅拌的速度为100-300r/min，如搅拌机可以每隔2min搅拌30s，搅拌速度为100r/min；搅拌机也可以每隔3min搅拌60s，搅拌速度为200r/min；搅拌机还可以每隔4min搅拌90s，搅拌速度为300r/min，最终得到焊料层；
利用热浸法，如热浸涂法，将制备好的导电基带浸入焊料层中，使焊料层附着在导电基带外表面，缓慢冷却后得到焊带，该焊带为无铅焊带。
利用上述制备方法，在合金晶体生长时，控制真空炉温度的的稳定性，诱导合金生成长条形的晶核结构，在微观结构中形成的阻隔可以避免产生裂纹，从而增强焊带力学性能。
需要说明的是：该焊带为不含铅的焊带，即无铅焊带，上述组分中锡为焊带的主要组分；铋可以提高焊料层的液态流动性，提高焊接的润湿性，使焊料均匀分布于各焊点上，为焊带的第二重要成分，能够降低焊接温度；银可以提高热循环后焊带对疲劳的抵抗力，提高焊接后抗老化性能，为焊带的第三重要成分，可提升焊点强度；
在银组分的基础上，添加适量的铜，进一步提升焊带层强度，还可以避免降低焊料层的流动性，通常铜的熔点较高，但在制备焊料层时无需完全熔开，因此仅需提供低温即可，如185-200度，同时为了增加焊料层的流动性，需要在焊料层中添加镍，以便于中和粗大的铜颗粒，也就是说，利用镍细化合金组织；上述通过银铜镍的协同作用不但能够增加焊点强度，而且还可以提升焊料的流动性；
在锡铋的基础上，添加适量镓，能够增加润湿性能，以便于提升焊料层2铺展性以及焊接性能；
在银锡的基础上，添加适量铈，不仅能够抗高温氧化性，而且提升锡的润湿力，上述通过银锡铈的协同作用能够提升焊带的抗氧化性，以及提高锡的润湿力；
在银的基础上，添加适量锗，能够抑制氧化物生成，提升焊带耐氧化性，防止易氧化的金属被氧化，如锡、铜、银和/或镍；上述通过银锗的协同作用下能够有效抑制氧化物生成，提升焊带耐氧化性，防止易氧化的金属被氧化；
在锡的基础上，适当添加适量锑，能够增加焊带层的光亮度，以及提升焊带的焊接强度，当然在锡铋银铜镓镍锗铈的基础上，添加适量锑，也能够强化焊带层的光亮度，以及增加焊带层抗拉强度。
实施例2
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层，针对导电基带以及焊料层与实施例1中一致，在后续的实施例中不再赘述；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋5％，银0.1％，铜0.01％，锑0.01％，镓0.01％，镍0.01-0.2％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例3
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋5％，银2％，铜0.2％，锑0.2％，镓0.2％，镍0.2％，锗0.01％，铈0.01％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例4
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋7.5％，银0.08％，铜0.03％，锑0.03％，镓0.03％，镍0.03％，锗0.03％，铈0.03％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例5
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋8％，银1.5％，铜0.15％，锑0.15％，镓0.15％，镍0.15％，锗0.009％，铈0.009％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例6
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋10％，银0.5％，铜0.1％，锑0.1％，镓0.1％，镍0.1％，锗0.05％，铈0.005％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例7
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋10％，银0.55％，铜0.045％，锑0.045％，镓0.045％，镍0.045％，锗0.002％，铈0.002％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例8
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋15％，银1％，铜0.08％，锑0.08％，镓0.08％，镍0.08％，锗0.003％，铈0.003％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例9
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋15％，银1.5％，铜0.15％，锑0.2％，镓0.15％，镍0.2％，锗0.01％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例10
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋15％，银0.1％，铜0.2％，锑0.01％，镓0.2％，镍0.01％，锗0.01％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例11
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋20％，银1.5％，铜0.15％，锑0.15％，镓0.15％，镍0.15％，锗0.007％，铈0.007％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例12
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋20％，银0.1％，铜0.01％，锑0.01％，镓0.01％，镍0.01％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
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实施例13
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋20％，银0.2％，铜0.2％，锑0.01％，镓0.01％，镍0.01％，锗0.01％，铈0.01％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例14
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋20％，银1％，铜0.1％，锑0.05％，镓0.05％，镍0.05％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例15
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋20％，银0.5％，铜0.05％，锑0.05％，镓0.05％，镍0.05％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例16
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋23％，银1.8％，铜0.18％，锑0.18％，镓0.18％，镍0.18％，锗0.009％，铈0.009％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例17
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋23％，银0.1％，铜0.01％，锑0.01％，镓0.01％，镍0.01％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例18
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋23％，银1％，铜0.08％，锑0.08％，镓0.08％，镍0.08％，锗0.003％，铈0.003％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例19
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋25％，银2％，铜0.2％，锑0.2％，镓0.2％，镍0.2％，锗0.01％，铈0.01％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例20
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋25％，银0.1％，铜0.01％，锑0.01％，镓0.01％，镍0.01％，锗0.001％，铈0.001％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
实施例21
焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层；该焊料层包括以下质量份数的组分：铋25％，银0.1％，铜0.08％，锑0.08％，镓0.08％，镍0.08％，锗0.003％，铈0.003％，余量为锡；
关于焊带的制备方法，可以参照实施例1的方法，这里不再赘述。
通过上述实施例可知，本发明提供的焊带及其制备方法，至少实现了如下的有益效果：
本发明提供的焊带及其制备方法，焊带包括导电基带以及附着于导电基带外表面的焊料层，将焊料层的组分进行改进，在锡的基础上，添加适量铜镍，不仅有利于提升焊带层的强度，而且还可以中和粗大的铜颗粒；通过锡铋镓的协同作用能够进一步增加润湿性能，以便于进一步提升焊接性能；通过银锡铈的协同作用能够提升焊带的抗氧化性，以及提高锡的润湿力；通过银锗的协同作用下能够有效抑制氧化物生成，提升焊带耐氧化性，防止易氧化的金属被氧化，即合金性能优于单组分性能；也就是说焊料层在锡铋银的基础上，添加多种微量元素，有利于提升焊带的整体性能，从而降低焊接温度，大幅度提升焊带的耐氧化和耐腐蚀性，进而达到节能降耗的同时，无铅环保。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种焊带，包括导电基带以及附着于所述导电基带外表面的焊料层，其特征在于，该焊料层包括以下质量份数的组分：铋5-25％，银0.1-2％，铜0.01-0.2％，锑0.01-0.2％，镓0.01-0.2％，镍0.01-0.2％，锗0.001-0.01％，铈0.001-0.01％，余量为锡。
2.根据权利要求1所述的焊带，其特征在于，所述焊料层包括以下质量份数的组分：铋10-20％，银0.5-1.5％，铜0.05-0.1％，锑0.05-0.1％，镓0.05-0.1％，镍0.05-0.1％，锗0.001-0.005％，铈0.001-0.005％，余量为锡。
3.根据权利要求1或2所述的焊带，其特征在于，所述焊料层包括以下质量份数的组分：铋15％，银1％，铜0.08％，锑0.08％，镓0.08％，镍0.08％，锗0.003％，铈0.003％，余量为锡。
4.根据权利要求1所述的焊带，其特征在于，所述焊料层沿第一方向的厚度为10-30μm，所述第一方向为由所述导电基带指向所述焊料层的方向。
5.根据权利要求1所述的焊带，其特征在于，所述导电基带的直径为200-300μm。
6.根据权利要求1所述的焊带，其特征在于，所述导电基带为铜带。
7.一种如权利要求1-6任意一项焊带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在真空炉中对锡原料进行加热，待其熔化；
按照上述组分质量份数，将铋、银、铜、锑、镓、镍、锗和铈加入熔化的锡料中，混合均匀；
混合均匀后进行加热后搅拌，得到焊料层；
利用热浸法将导电基带浸入焊料层中，使焊料层附着在导电基带外表面，缓慢冷却后得到焊带。
8.根据权利要求7所述的焊带制备方法，其特征在于，所述在真空炉中对锡原料进行加热包括：在真空炉中加热锡原料至185-200℃。
9.根据权利要求8所述的焊带制备方法，其特征在于，所述混合均匀后进行加热后搅拌包括：在所述真空炉内继续进行保温，温度范围为185-200℃，时间范围为20-40min，利用搅拌机每隔2-4min搅拌30s-90s，搅拌的速度为100-300r/min。
10.根据权利要求8所述的焊带制备方法，其特征在于，所述混合均匀后进行加热后搅拌包括：在所述真空炉内继续进行保温，温度范围为190℃，时间范围为30min，利用搅拌机每隔3min搅拌60s，搅拌的速度为200r/min。
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