专利名称：大功率晶体管焊接用无铅焊料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率晶体管焊接用无铅焊料，属电子焊接材料领域。
本发明还涉及该无铅焊料的制备方法。
背景技术：
大功率晶体管主要应用于电子设备的扫描电路中，如彩电、显示器、示波器、大型 游戏机的水平扫描电路、视放电路、发射机的功率放大器、如对讲机、手机的射频输出电路 和高速电子开关电路等，大功率管由于发热量大，所以常安装在金属散热器上。目前多数 使用传统锡铅焊料，由于锡_铅焊料含铅对环境有污染，因此欧盟发布二个指令，禁止在电 子产品中使用含铅的锡焊料，现有的无铅焊料种类很多，但有的焊料在焊接后焊点有空穴、 气孔，焊接时易氧化，影响润湿性，随温度变化，强度变化大，工况温度下，性能不稳定，强度 低、硬度小等缺点与不足。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种具有焊点致 密、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定好的大功率晶体管焊接用无铅焊料，从而即环保又 满足了大功率晶体管焊接质量要求。本发明的目的是通过下列技术方案实现的大功率晶体管焊接用无铅焊料，它由下述重量百分比的原料组成Sb 6 8%、Ni 0.5 0.7%、P 0. 04 0. 06%和余量 Sn。所述无铅焊料的制备方法，它按下述步骤进行(a)将精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250°C用不锈钢钟罩将磷 探入锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均勻，静置10分钟后 浇铸成锡磷中间合金，锡、磷质量比98. 5 1.5；(b)将精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至 1550°C，加入镍，搅拌均勻，静置30分钟后浇铸成锡镍中间合金，锡、镍质量比为95 5 ；(C)取2. 7 4.0重量％的(a)项锡磷中间合金、10 14重量％的(b)项锡镍中 间合金、6 8重量％的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的精锡放入不锈钢器具内加 热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450°C保温，搅拌均勻后，静置30分钟，浇 铸无铅焊料。本发明的无铅焊料选用锡含量为99. 99%的精锡，并在精锡中加入镍、锑、磷三种 元素。其中添加锑，可增加合金的硬度和强度。同时，锑的加入也改善了焊料合金的润湿性， 并使焊料合金具有抗腐蚀性能。添加镍，可细化晶粒，增加强度。由于镍与锡熔点差距大， 因此以中间合金方式加入精锡中。加入磷后，焊料合金具有抗氧性能，但由于磷易挥发，因 此采用不锈钢钟罩将磷探入锡液底部，这样保证磷不损失，同时安全。本发明的无铅焊料与常用焊料(HLSn60Pb)进行对比，其结果见表1
表1本发明的无铅焊料与常用焊料性能对比结果
性能比较项目I常用焊料本发明无铅焊料
~^辉点有空穴、气孔等缺陷组织均勻、晶粒细小、致密
抗氧化辉接时易氧化，影响润湿性润湿性能稳定
耐热强度随温度变化，强度变化大随温度变化，强度变化小^
热性能稳定工况温度下，热性能不稳定工况温度下，热性能稳定^
强度(Mpa)5287
硬度(HB)1629从表1本发明的无铅焊料与常用焊料性能对比结果可以看出本发明的无铅焊料 性能是很优异的，可用作大功率晶体管焊接用焊料。由于采取上述技术方案使本发明技术与已有技术相比该产品具有焊点致密、组织 均勻、晶粒细小、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定和环保的优点及效果。
具体实施例方式实施例1取98. 5kg精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250°C用不锈钢钟罩 将1.5kg磷探入锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均勻，静 置10分钟后浇铸成锡磷中间合金，取95kg精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆 盖锡液表面，然后升温至1550°C，加入5kg镍，搅拌均勻，静置30分钟后浇铸成锡镍中间 合金，取2. 7kg的锡磷中间合金、14kg的锡镍中间合金、6kg的锑和余量锡减去中间合金的 锡后不足的77. 3kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升 温至450°C保温，搅拌均勻后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 6%, Ni 0.7%,P 0. 04%和余量 Sn93. 26%。实施例2取实施例1的3. 3kg的锡磷中间合金、12kg的锡镍中间合金、7kg的锑和余量锡 减去中间合金的锡后不足的77. 7kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖 锡液表面，然后升温至450°C保温，搅拌均勻后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 7%,Ni 0. 6%,P 0. 05%和余量 Sn92. 35%。实施例3取实施例1的4kg的锡磷中间合金、IOkg的锡镍中间合金、8kg的锑和余量锡减去 中间合金的锡后不足的78kg精锡放入不锈钢器具内加热至锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表 面，然后升温至450°C保温，搅拌均勻后，静置30分钟，浇铸无铅焊料，原料成分Sb 8%、Ni0. 5%,P 0. 06%和余量 Sn91. 44%。
权利要求
一种大功率晶体管焊接用无铅焊料，其特征在于它由下述重量百分比的原料组成Sb 6～8％、Ni 0.5～0.7％、P 0.04～0.06％和余量Sn。
2.如权利要求1所述无铅焊料的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行(a)将精锡加入不锈钢器具内加热熔化成锡液，升温至250°C用不锈钢钟罩将磷探入 锡液底部，缓慢搅动至磷全部熔化后，再用不锈钢棒搅拌至成分均勻，静置10分钟后浇铸 成锡磷中间合金，锡、磷质量比为98. 5 1.5；(b)将精锡加入坩埚内加热熔化成锡液，用覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至1550°C， 加入镍，搅拌均勻，静置30分钟后浇铸成锡镍中间合金，锡、镍质量比为95 5；(c)取2.7 4. 0重量％的(a)项锡磷中间合金、10 14重量％的(b)项锡镍中间合 金、6 8重量％的锑和余量锡减去中间合金的锡后不足的精锡放入不锈钢器具内加热至 锡熔化后，覆盖剂覆盖锡液表面，然后升温至450°C保温，搅拌均勻后，静置30分钟，浇铸无 铅焊料。
全文摘要
本发明涉及一种大功率晶体管焊接用无铅焊料及制备方法，其特征在于它由6～8％的Sb、0.5～0.7％的Ni、0.04～0.06％的P和余量Sn组成，先制成锡磷中间合金、锡镍中间合金，再加入锑在不锈钢器具内熔炼而成，该产品具有焊点致密、组织均匀、晶粒细小、抗氧化强、耐热强度高、热性能稳定和环保的优点及效果。
文档编号B23K35/40GK101804528SQ201010149669
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者关智晓, 刘吉海, 姜斌, 张宇, 文永国, 方亮, 王文香, 胡智信 申请人:北京达博长城锡焊料有限公司;北京达博长城锡焊料有限公司北京分公司