[发明专利]一种钎焊用低银无铅钎料合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钎焊用低银无铅钎料合金，其中合金的原料按质量百分比由以下组分组成：Sn的质量分数为96％～97％，Ag的质量分数为0.8％～0.85％，Cu的质量分数为0.5％～0.55％：Bi的质量分数为1.60％～2.5％：Ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各组分之和为100％。该合金具有抗氧化，组织均匀性好，抗蠕变性能佳的特点，其制备方法为简单易操作，操作方便，可用于批量化生产。

技术领域

本发明属于有色合金技术领域，具体涉及一种钎焊用低银无铅钎料合金，本发明还涉及该钎料合金的制备方法。

背景技术

钎焊技术被广泛应用于电子封装领域，可实现电子封装器件与材料之间的互连，现有技术通过合金化、颗粒强化等方法研发出多种无铅钎料成为目前主要的微电子互连材料，SACBN钎料制备过程中采用Sn、Ag、Cu、Bi、Ni单质金属，单质金属Ag、Cu及Ni熔点较Sn和Bi高得多，在制备过程中，Sn和Bi熔化，但Ag、Cu及Ni可能没熔化，造成组织成分不均匀；同时各成分之间密度差别较大，长时间保温会造成重力偏析；而且较高的含银量会导致钎料内部生成较多的Ag3Sn金属间化合物生成，钎焊接头耐冲击性能下降，更重要的是较高的银含量使钎料的成本升高，但若钎料中银含量的降低将导致其内部形成的Ag3Sn化合物减少，钎料的硬度、强度等均有所下降，在高温服役老化条件下其可靠性有明显下降，同时含银量的降低也使其熔点、润湿性等焊接特性变差。现有的钎料制备方法Ag含量高，增加制备成本，钎焊用钎料易氧化，盐浴钎焊时成分的均匀性差，抗蠕变性能差，使用局限性高，不利于大规模投入使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种钎焊用低银无铅钎料合金，具有抗氧化，组织均匀性好，抗蠕变性能佳的特点。

本发明的另一个目的是提供一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种钎焊用低银无铅钎料合金，其中合金的原料按质量百分比由以下组分组成：Sn的质量分数为96％～97％，Ag的质量分数为0.8％～0.85％，Cu的质量分数为0.5％～0.55％，Bi的质量分数为1.60％～2.5％：Ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各组分之和为100％。

本发明所采用的技术方案是，一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法，具体步骤如下：

步骤1、分别称取纯度均为99.99％的Sn颗粒、Bi颗粒、Sn3.5Ag中间合金、SnCu0.7中间合金、SnNi0.5中间合金，以上各组元按质量百分比满足以下条件：Sn的质量分数为96％～97％，Ag的质量分数为0.8％～0.85％，Cu的质量分数为0.5％～0.55％：Bi的质量分数为1.60％～2.5％：Ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各物质组分之和为100％；

步骤2、制备NaCl和KCl液态共晶盐；

步骤3、将步骤1中称取的Sn颗粒、Bi颗粒、Sn3.5Ag中间合金、SnCu0.7中间合金及SnNi0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物；

步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。

本发明的特点还在于，

步骤2的具体制备方法为：将NaCl和KCl按照摩尔数0.9～1.1：0.9～1.1进行配比，混合均匀。

步骤4中超声波振动处理的超声波振动的频率为20～100KHz，振幅为1～10μm。

步骤2中将混合均匀的NaCl和KCl混合物放入坩埚加热至650～720℃，保温0.5～1h，熔融形成液态共晶盐。

步骤4中超声波振动处理的时间为30min-40min。