低熔点无铅焊料及其制备方法

Sn-Pb焊料在电子工业的应用已有相当长的时间，由于它具有较低的熔点、较高的性价比以及易获得性，使其成为最主要的低温焊料体系，被广泛用于有色金属、食品容器、建筑、机械以及管道装置的焊接等领域。然而，随着信息时代的到来，电子产品层出不穷，这些电子产品在造福人类的同时，其所含有的铅也日益污染生态环境和人类的身体健康。我国政府也及时制定了《电子信息产品生产污染防治管理办法》，并于2006年7月开始执行。当前业界比较认可的无铅焊料主要是Sn-Ag-Cu系和Sn-Bi系，尤以前者为代表。因为Sn-Ag-Cu系合金焊料容易获得，技术问题较少，与传统焊料的相容性好，焊点的可靠性高。但是应用Sn-Ag-Cu系合金焊料完全取代锡铅系焊料是不现实的，除去成本因素，最主要的是Sn-Ag-Cu系焊料的熔点高于锡铅系焊料，导致焊接温度上升。Sn-Zn系焊料是目前在电子封装工业中替代Sn-Pb焊料的一种无铅焊料，与Sn-Pb共晶焊料的熔点十分接近，因此引起了人们的关注。对Sn-Zn系焊料人们对其进行了多方面的研究，也获得了很多实质性的进展和成就，但在实际中也显示了一些不足之处。Sn-Zn系焊料与基板的结合强度和焊点的可靠性较差。此外，Zn是极易氧化的元素，含Zn较多的熔体表面更容易形成氧化物，且形成的氧化物没有保护熔体的作用，从而导致焊料的抗氧化性较差，限制了焊料合金的应用。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项低熔点无铅焊料及其制备方法，该技术的有益效果：1、由于石墨烯本身具有稳定的共轭电子体系，因而可以表现出许多优良的物理特性。例如：石墨烯的强度是钢的100多倍，达130GPa，是目前得到的强度最大的材；石墨烯的热导率为5×103W·m-1K-1，是金刚石的3倍；石墨烯具有已知最高的载流子迁移率，为1.5×104cm2·V-1S-1；除此之外，石墨烯还具有其它一些特殊性质，如室温的铁磁性和室温量子霍尔效应等。本发明通过添加适当比例的石墨烯，可以降低触头的接触电阻，提高抗熔焊性等性能，使其作为无铅焊料的增强相，达到绿色环保、焊接可靠的要求，替代了传统的锡-铅焊料，提高了无铅焊料的性能。此外，石墨烯与固溶镍(Ni)晶体相互作用，使得固溶Ni优先与氧反应，在熔融焊料的液面瞬间形成一层薄而致密的氧化膜，该氧化膜能够有效地隔离外界的氧进入膜内，能够抑制熔融焊料中的Zn发生氧化，从而显著提高焊料合金的抗氧化性能。2、该技术的制备方法先将合金原料在真空中通过氮气保护处理，然后将经过研磨处理的石墨烯与熔融合金进行烧结处理，同时添加元素Bi解决了由于添加石墨烯可能带来的熔点升高的问题，该焊料的熔点为175℃。Bi的加入还减缓了Sn和Cu的反应速度，使焊料的润湿性变得更好。3、该焊料具有很好的焊点结合强度，同时能够具有较好抗氧化性，熔点低适合电子产品的轻、薄、短、小化发展趋势，现将该低熔点无铅焊料及其制备方法及实施例介绍如下供研究交流参考：（841131  523475）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，
包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，
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