一种基于SnBi合金的高强度焊料的制作方法

本申请涉及低温焊料，尤其是涉及一种基于snbi合金的高强度焊料。

背景技术：

1、随之5g技术的发展和电子制造技术的进步，集成电路板对小型化、高密度化、高集成化的需求越高越高，这就对封装材料提出了更高的要求。封装材料焊接过程中会对电子元器件造成不良热影响，封装材料的焊接温度越高则对电子元器件造成热影响越大。为了降低焊接过程中对电子元器件的不良热影响，需要封装材料的共熔点较低，即低温封装材料的概念。

2、现有技术中低温封装材料常用的有含bi合金焊料，铋含量>40％。目前，含bi合金焊料中市场占有率较大的还是sn42bi58合金焊料，其共熔点在138℃，可很好满足电子元器的低温封装需求，适配于最前沿的柔性太阳电池板、热敏元器件、太阳能叠层电池结构器件等特殊低温封装要求的电子元器件的低温封装需求。但是，sn42bi58合金焊料也存在着韧性不足的缺点，往往不能满足多样化电子元器的实际性能需求。针对上述相关技术中的韧性缺陷，申请人提供了一种基于snbi合金的高强度焊料。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种基于snbi合金的高强度焊料。

2、本申请提供的一种基于snbi合金的高强度焊料，是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种基于snbi合金的高强度焊料主要是由锡铋系合金粉和负载金属单原子石墨烯制成，基于snbi合金的高强度焊料中负载金属单原子石墨烯含量为0.05-2.0wt％；负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子至少包括sn和bi。

4、本申请采用负载金属单原子石墨烯有效解决了石墨烯材料与锡铋系合金粉的相容性问题，弥补了原锡铋合金的韧脆性能缺陷，赋予所制备的锡铋snbi合金焊料良好的导热性能、机械强度和抗冲击韧性，可满足精密电子器件的低温封装需求。

5、优选地，所述锡铋系合金粉的共熔点为138-145℃。

6、优选地，所述锡铋系合金粉为锡42铋58合金粉、锡57铋43合金粉、锡52银32铋16合金粉、锡42银35铋23合金粉中的至少一种；所述锡42铋58合金粉共熔点为138℃，锡57铋43合金粉共熔点为139℃，锡52银32铋16合金粉共熔点为138℃，锡42银35铋23合金粉为141℃。

7、优选地，所述当所述锡铋系合金粉为锡42铋58合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，所述sn、bi的质量比为42:58；当所述锡铋系合金粉为锡57铋43合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，所述sn、bi的质量比为57:43；当所述锡铋系合金粉为锡52银32铋16合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、ag、bi，所述sn、ag、bi的质量比为52:32:16；当所述锡铋系合金粉为锡42银35铋23合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、ag、bi，所述sn、ag、bi的质量比为42:35:23。

8、通过采用上述技术方案，可满足满足精密电子器件的低温封装需求同时解决原锡铋系合金的韧脆性能缺陷问题和石墨烯材料与锡铋系合金粉的相容性问题，赋予所制备的锡铋snbi合金焊料良好的导热性能、机械强度和抗冲击韧性。

9、优选地，所述锡铋系合金粉为锡57铋43合金粉，锡57铋43合金粉共熔点为139℃；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，sn与所述bi的质量比为57:43。

10、通过采用上述技术方案，可满足满足精密电子器件的低温封装需求同时可降低整体成本。

11、优选地，所述负载金属单原子石墨烯的含量为0.2-0.8wt％；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子与石墨烯载体的质量比为1:(10-50)。

12、优选地，所述负载金属单原子石墨烯的含量为0.4-0.5wt％；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子与石墨烯载体的质量比为1:(20-25)。

13、通过采用上述技术方案，可满足满足精密电子器件的低温封装需求同时可降低整体成本。

14、优选地，所述负载金属单原子石墨烯中的石墨烯载体的层数<10，片径<5μm，厚度<5nm，比表面积100-1000m2/g。

15、通过采用上述技术方案，保证所制备的锡铋snbi合金焊料的质量稳定性。

16、优选地，所述锡铋系合金粉是由以下合金元素制成：42-45％的铋bi、0.05-0.2％的钨w、0.4-0.8％的铟in、0.05-0.25％的钴co、0.10-0.25％的铈ce、余量为锡sn；所述锡铋系合金粉的共熔点为140-145℃；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子至少包括sn、bi、in。

17、通过采用上述技术方案，进一步改善所制备的锡铋snbi合金焊料良好的导热性能、机械强度和抗冲击韧性，可更好满足精密电子器件的低温封装需求。

18、优选地，所述一种基于snbi合金的高强度焊料的制备方法，步骤如下：将锡铋系合金粉熔融至液态后加入负载金属单原子石墨烯在氮气保护下搅拌10-30min，冷却成型即可制得基于snbi合金的高强度焊料。

19、本申请中负载金属单原子石墨烯与锡铋系合金粉可直接采用传统熔融合金生产工艺制备，本申请所提供的制备方法相对粉末冶金工艺简单且操作难度低，便于实现批量化制造。

20、综上所述，本申请具有以下优点：

21、1、本申请采用负载金属单原子石墨烯有效解决了石墨烯材料与锡铋系合金粉的相容性问题，弥补了原锡铋合金的韧脆性能缺陷，赋予所制备的锡铋snbi合金焊料良好的导热性能、机械强度和抗冲击韧性，可满足精密电子器件的低温封装需求。

22、2、本申请中负载金属单原子石墨烯与锡铋系合金粉可直接采用传统熔融合金生产工艺制备，本申请所提供的制备方法相对粉末冶金工艺简单且操作难度低，便于实现批量化制造。

技术特征：

1.一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：主要是由锡铋系合金粉和负载金属单原子石墨烯制成，基于snbi合金的高强度焊料中负载金属单原子石墨烯含量为0.05-2.0wt％；负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子至少包括sn和bi。

2.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述锡铋系合金粉的共熔点为138-145℃。

3.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述锡铋系合金粉为锡42铋58合金粉、锡57铋43合金粉、锡52银32铋16合金粉、锡42银35铋23合金粉中的至少一种；所述锡42铋58合金粉共熔点为138℃，锡57铋43合金粉共熔点为139℃，锡52银32铋16合金粉共熔点为138℃，锡42银35铋23合金粉为141℃。

4.根据权利要求3所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：当所述锡铋系合金粉为锡42铋58合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，所述sn、bi的质量比为42:58；当所述锡铋系合金粉为锡57铋43合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，所述sn、bi的质量比为57:43；当所述锡铋系合金粉为锡52银32铋16合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、ag、bi，所述sn、ag、bi的质量比为52:32:16；当所述锡铋系合金粉为锡42银35铋23合金粉，则所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、ag、bi，所述sn、ag、bi的质量比为42:35:23。

5.根据权利要求1-3中任一项的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述锡铋系合金粉为锡57铋43合金粉，锡57铋43合金粉共熔点为139℃；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子为sn、bi，sn与所述bi的质量比为57:43。

6.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述负载金属单原子石墨烯的含量为0.2-0.8wt％；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子与石墨烯载体的质量比为1:(10-50)。

7.根据权利要求6所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述负载金属单原子石墨烯的含量为0.4-0.5wt％；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子与石墨烯载体的质量比为1:(20-25)。

8.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述负载金属单原子石墨烯中的石墨烯载体的层数<10，片径<5μm，厚度<5nm，比表面积100-1000m2/g。

9.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：所述锡铋系合金粉是由以下合金元素制成：42-45％的铋bi、0.05-0.2％的钨w、0.4-0.8％的铟in、0.05-0.25％的钴co、0.10-0.25％的铈ce、余量为锡sn；所述锡铋系合金粉的共熔点为140-145℃；所述负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子至少包括sn、bi、in。

10.根据权利要求1所述的一种基于snbi合金的高强度焊料，其特征在于：步骤如下：将锡铋系合金粉熔融至液态后加入负载金属单原子石墨烯在氮气保护下搅拌10-30min，冷却成型即可制得基于snbi合金的高强度焊料。

技术总结
本申请涉及低温焊料技术领域，尤其是一种基于SnBi合金的高强度焊料。一种基于SnBi合金的高强度焊料，主要是由锡铋系合金粉和负载金属单原子石墨烯制成，基于SnBi合金的高强度焊料中负载金属单原子石墨烯含量为0.05‑2.0wt％；负载金属单原子石墨烯中负载于石墨烯载体表面的金属单原子至少包括Sn和Bi。本申请采用负载金属单原子石墨烯有效解决了石墨烯材料与锡铋系合金粉的相容性问题，弥补了原锡铋合金的韧脆性能缺陷，赋予所制备的锡铋SnBi合金焊料良好的导热性能、机械强度和抗冲击韧性，可满足精密电子器件的低温封装需求。

技术研发人员：资春芳,李静,郭万强,刘伟俊
受保护的技术使用者：深圳市唯特偶新材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17