锡银锌系无铅焊膏的制备方法

摘要

本发明涉及一种锡银锌系无铅焊膏及其制备方法，焊膏的组份和质量百分比分别为99.5-85％锡银锌系无铅合金粉体和0.5-15％助焊剂。按比例将原料充分混合均匀，在2-10MPa的压力下制成块体，将所述块体放入高温差示扫描量热仪或者管式烧结炉中，通入氩气，进行烧结，以速率为5-40K/min，升温至455-535K，在此温度保温烧结0-2个小时，然后以10-50K/min的速度降至室温；将烧结后的锡银锌系无铅焊料块体通过雾化设备，制成粒径为10-50μm的无铅焊料粉体；将所制得的无铅焊料粉体与助焊剂混合并均匀。本发明将各组分混合方便且容易均匀，最重要的是此过程无需高温进行，节约了时间，节约了能源，烧结方法与其它方法相比，其工艺简单，成本低。

权利要求

1.一种锡银锌系无铅焊膏的制备方法，焊膏的组份和质量百分比分别为99.5-85％锡银锌系无铅合金粉体和0.5-15％助焊剂；锡银锌系无铅合金粉的粒径为10-50μm；锡银锌系无铅合金粉的组份和质量百分比为：锡 99-85银 0.01-4.5锌 0.01-5铋 0-5

铟 0-4

稀土元素 0-5

镓 0-2.5磷 0-3；

其特征在于步骤如下：

1)按比例将原料充分混合均匀，在2-10MPa的压力下制成块体，将所述块体放入高温差示扫描量热仪或者管式烧结炉中，通入氩气，进行烧结，以速率为5K/min-40K/min，升温至455-535K，在此温度保温烧结0-2个小时，然后以10K/min-50K/min的速度降至室温；

2)将烧结后的锡银锌系无铅焊料块体通过雾化设备，制成粒径为10-50μm的无铅焊料粉体；

3)将所制得的无铅焊料粉体与助焊剂混合并均匀。

说明书

锡银锌系无铅焊膏的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊膏和它的制备方法，特别是锡银锌系无铅焊膏及其制备方法。 背景技术

[0002] 与人类生活工作密切相关的各种电子产品在造福人类的同时，也因在电子产品中含铅焊料的使用而日益危害人类的身体健康和生态环境。欧盟领导下的电子电气设备废弃组织(WEEE)要求在2006年停止在电子装配工业中使用含铅材料。美国国家电子制造协会(NEMI)为此专门实施一个名为“NEMI的焊接无铅化计划”来系统研究无铅装配在电子工业中的使用问题；日本的主要消费电子制造企业也纷纷承诺尽快全面实现无铅电子装配，这一切使无铅焊料的研究迫在眉睫。为迎接全球同步焊接无铅化的浪潮，避开国际上已发展的无铅焊料专利壁垒，制定适合中国国情的无铅焊料发展战略已成为中国电子装配工业的当务之急。

[0003] 随着电子产业的飞速发展，科学技术不断更新，电子器件的微型化趋势越来越明显，传统的焊丝、焊条越来越不能满足微型化要求，而焊膏则成为今后发展的方向。焊膏是由焊料与助焊剂混合组成，所以焊膏的研究和开发过程中必须要求有相应的助焊剂能与焊料配套使用。

[0004] 在Sn-Ag-Zn合金中，Zn可与抗腐蚀元素Ag结合生成金属间化合物，使腐蚀电位急剧降低，且润湿性与Sn-Ag共晶焊料相当。与Sn-Ag相比，Sn-Ag-Zn在许多方面都可提供优越的机械性能，其具有较好的强度而不损失丝毫延展性，高温蠕变性能显著提高，并稍微降低合金熔点。以这种高性能焊料合金为研究对象，加入助焊剂，解决与传统的Sn-Pb焊料相比，无铅焊料润湿性差，易氧化，且熔点高的不足，得到性能优异的无铅焊膏。 [0005] 目前，焊膏的制备主要通过将焊料的块体制粉后，与助焊剂以一定比例混合制得。焊料的制备原料一般为各金属或合金的块体，通过熔炼制备得到焊料，在熔炼过程中容易发生组分的偏聚，为得到组分均匀的产品，需要长时间的搅拌(根据企业规模不同，该过程所需时间不同，但即使是小型企业也需要搅拌2小时左右)。因为是搅拌在熔融状态下进行，则制备过程要保持在高温条件，这就会导致热能的损耗，消耗能源。 发明内容

[0006] 为了解决现有技术的不足，本发明目的是提供锡银锌系无铅焊膏及其制备方法： [0007] 本发明是通过下述技术方案加以实现的：

[0008] 本发明的锡银锌系无铅焊膏，焊膏的组份和质量百分比分别为99.5-85％锡银锌系无铅合金粉体和0.5-15％助焊剂。

[0009] 所述的锡银锌系无铅合金粉的粒径为10-50μm。

[0010] 所述的锡银锌系无铅合金粉的组份和质量百分比为：

[0011] 锡 99-85

[0012] 银 0.01-4.5

[0013] 锌 0.01-5

[0014] 铋 0-5

[0015] 铟 0-4

[0016] 稀土元素 0-5

[0017] 镓 0-2.5

[0018] 磷 0-3。

[0019] 本发明的锡银锌系无铅焊膏的制备方法，步骤如下：

[0020] 1)按比例将原料充分混合均匀，在2-10MPa的压力下制成块体，将所述块体放入高温差示扫描量热仪或者管式烧结炉中，通入氩气，进行烧结，以速率为5K/min-40K/min，升温至455-535K，在此温度保温烧结0-2个小时，然后以10K/min-50K/min的速度降至室温；

[0021] 2)将烧结后的锡银锌系无铅焊料块体通过雾化设备，制成粒径为10-50μm的无铅焊料粉体；

[0022] 3)将所制得的无铅焊料粉体与助焊剂混合并均匀。

[0023] 所述的锡银锌系无铅焊料粉体的粒径为10-50μm，将纯度为99.99％的各合金元素按质量比99-85:0.01-4.5:0.01-5配成锡银锌无铅焊料，在此基础上为提高润湿性可加入0-5的铋及0-4的铟，为细化组织可加入0-5的稀土元素为提高抗氧化性可加入0-2.5的镓及0-3磷。

[0024] 所述的助焊剂采用申请号为2008101071494所申请的助焊剂。

[0025] 本发明使用的原材料状态为粉末状，将各组分混合方便且容易均匀，最重要的是此过程无需高温进行。所以此混合过程一方面节约了时间，另一方面节约了能源。然后通过烧结的方法制备成块状，尽管制备后得到的成品成分均匀，但其孔隙率大，不很致密，所以不能制成焊丝或焊条进行使用，但通过制备焊膏所需的雾化制粉过程可消除了上述影响。将烧结后的焊料通过雾化制粉制成焊料粉末，再与助焊剂混合制得焊膏。通过上述方法使得由粉末态金属制备焊膏成为可能，这样就避免了熔炼过程中长时间高温加热所造成的能源消耗。通过此方法制得的焊膏与通过熔炼制得的焊膏相比，仅仅是改变了制备过程，对成品的性能没有影响。

[0026] 所述制备方法可适用于各元素金属的原始状态为粉体，烧结方法与其它方法相比，其工艺简单，成本低。

具体实施方式

[0027] 例1

[0028] 先将纯度为99.99％的锡、银、锌粉末按质量比为96.5:3.49:0.01充分混合均匀，接着在2MPa的压力下制成块体，将所述块体放入高温差示扫描量热仪或者管式烧结炉中，通入氩气，进行烧结，以速率为5K/min，升温至495K，在此温度保温烧结10min，然后以10K/min的速度降至室温。将烧结后的锡银锌无铅焊料块体通过雾化设备，制成粒径为10μm的无铅焊料粉体。所制得的无铅焊料粉体与2008101071494所申请的助焊剂实施例一按99.5:0.5混合并充分均匀。

[0029] 例2