[发明专利]一种Sn‑Bi系合金焊粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊粉制备技术领域，尤其涉及一种低熔点Sn-Bi系合金焊粉及其制备方法。

背景技术

随着电子工业的迅猛发展，对电子产品性能的要求也越来越多样化，电子封装工艺也随之迎来了大发展。目前电子封装工艺中广泛使用的技术是SMT(表面贴装技术)，SMT的工艺流程就是将焊膏印刷在电路板上，然后将电子器件与焊盘贴装在一起，并设定需要的焊接曲线进行加热，使焊膏融化并冷却形成焊点。电子元器件组装时得到的焊点需要满足更加严苛的电学、热学和力学等要求，焊点的牢固性将直接影响电子产品在服役阶段的可靠性和稳定性。焊膏作为SMT工艺中的关键耗材，其组成包括合金焊粉和助焊剂，其中合金焊粉的质量分数约为80-90wt％，合金焊粉作为焊膏中的主要组成部分，通过与电子元器件之间形成焊点实现元器件间的导电、导热和机械连接，如何调控其性能成为微电子封装工艺的关键技术之一。

除了目前电子封装工艺中广泛应用的中温焊料(180-230℃)外，在低温封装工艺中使用的低温焊料(熔点范围：135-190℃)也已经有20多年的应用历史，低温焊料的主要特点是能够在180℃以下进行封装焊接，对高密度的信息设备、便携设备、不耐热的元器件、温度敏感设备进行焊接时表现出明显的优势。目前发展较为完善的低温焊料都是以Sn-Bi和Sn-In系合金为基体成分，并通过加入一些合金元素进行性能的优化。但是由于In价格高昂，因此Sn-In系焊料的使用受到限制，所以Sn-Bi系合金的应用更为广泛，但是Sn-58Bi共晶的熔点也高达138℃，局限了电子封装工艺的温度。

基于环境保护和能源损耗的角度考虑，低温焊料的开发将成为未来封装技术中的一大发展趋势。所以开发出性能优良的低温焊粉，以实现焊膏品质与焊接可靠性的平衡，以成为低温封装工艺急需解决的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种Sn-Bi系合金焊粉及其制备方法，Sn-Bi系合金焊粉解决了现有技术低温焊料中的合金成分价格高、熔点较高，无法在100℃以下使用，能源损耗大，对环境不利等技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种Sn-Bi系合金焊粉，所述Sn-Bi系合金焊粉为由Bi、Sn、Cd和Pb金属元素合成的固态合金粉体，其中，各种金属元素在所述Sn-Bi系合金焊粉中的质量百分比分别为Pb：26.815％；Sn：13.304％；Bi：49.391％；Cd：10.085％。

本发明提供一种Sn-Bi系合金焊粉的制备方法，包括以下几个步骤：

熔融：按重量份数计，称取4-6份块状Sn-Bi系合金固体及94-96份聚乙二醇200溶剂，或称取4-6份块状Sn-Bi系合金固体及94-96份液体石蜡和硬脂酸的混合液，置于容器中，加热至100-125℃时保温处理，以充分融化，得到熔融液；

分散：将熔融液在100-125℃下均匀搅拌进行分散处理，得到分散液；

离心：将分散液冷却至室温，经离心，获得粉体和上层离心液，去除上层离心液后，获得粉体；

清洗：采用纯水浸渍粉体，并在超声条件下超声分散，然后再离心溶剂，经离心后，粉体和清洗溶剂分层，去除清洗溶剂，获得清洗后的粉体；

重复本清洗步骤2-3次，以完全去除粉体表面附着的溶剂；

烘干：收集最后一次离心获得的粉体，烘干，即得所述Sn-Bi系合金焊粉。

作为本发明的一种优选方案，分散过程中，将熔融液置于容器中，加热至100-125℃时保温处理具体为：

将熔融液置于聚四氟转子的三角烧瓶中，对三角烧瓶采用油浴加热方式和电加热方式中的任一种加热方式，加热至100-125℃时保温2-10min。

作为本发明的一种优选方案，将熔融液在100-125℃下均匀搅拌，分散处理2-8h。

作为本发明的一种优选方案，所述离心转速为3000-3800r/min，离心时间为2-5min。

作为本发明的一种优选方案，所述溶融步骤之前还包括以下步骤：

采用砂纸打磨掉块状Sn-Bi系合金固体表面的氧化层，并且进行清洗和干燥处理。

作为本发明的一种优选方案，将最终清洗再离心后获得的粉体置于真空干燥箱中，在38-45℃下烘干2-6h，即可获得所述Sn-Bi系合金焊粉。

(三)有益效果