【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性电子封装用焊料，具体涉及一种锡铅铋系低熔点增强焊料。
技术介绍
1、柔性电子和可穿戴电子技术是电子设备向小型化、轻薄化、节能化方向发展的代表，如可折叠智能手机和卷轴显示屏。根据 idtechex 的数据，柔性电子产品将在2029年达到773亿美元，带动了柔性基底材料的需求。
2、柔性基底材料聚丙烯（pp）和聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）的熔化温度低至170℃，而电子封装用主流焊料sn-3.0ag-0.5cu、sn-3.5ag和sn-0.7cu的熔点均高于210℃，相应的回流焊接温度高达250℃，且微电子互联用主流低温焊料sn-58bi的熔点约为139℃，其实际回流焊接温度不低于170℃，主流焊料焊接会对pp和pmma等基底材料造成热损伤。
3、现有的普通低温焊料主要包括sn48in52合金（熔点为112℃），in66.3bi33.7合金（熔点为71.5℃），sn42bi58合金（熔点为143.3℃），其中in66.3bi33.7合金具有低温高韧性，但其强度低、成本高应用受限，如添加有in 的焊料如sn48in52合金韧性高可应用于部分低温焊接领域但成本高；sn42bi58合金熔点显著高于in66.3bi33.7和sn48in52合金，但因bi相较脆，且含量较高，跌落冲击性能低于其它锡基焊料，未能在柔性电子领域应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种熔点低、强度高、成本低的柔性电子封装用低熔点高强度锡铅铋系焊料。
2、
3、一种锡铅铋系低熔点增强焊料，所述焊料熔点范围为101.5~104.1℃，焊接温度低于130℃用于柔性电子封装，所述焊料包含14~18 wt.%的pb，28~36 wt.% 的bi ，且pb和bi的质量分数比例为0.38~0.64，余量为sn。
4、进一步地，所述焊料还包含x，所述x为0~1.5 wt.% sb，0~0.22 wt.% 的cu和与cu元素比例为1:5的ni元素。
5、进一步地，所述焊料包含14 wt.%的pb，36 wt.%的bi和x。
6、进一步地，所述sn、pb、bi的纯度均为99.99%。
7、本专利技术锡铅铋系低熔点增强焊料（三元焊料）的制备方法如下：将纯度为99.99%的sn、pb、bi金属在无铅钛锡炉中熔炼，熔体表面覆盖氢化松香，以减少合金表面氧化，提高金属利用率。将合金熔化并加热至400℃，保温120 min，浇铸于模具中制成焊料合金锭。
8、本专利技术所述低熔点高强度的锡铅铋六元焊料包含：pb 为14 wt.%，bi为36 wt.%，sb为0~1.5 wt.%，cu为0~0.22 wt.%，ni元素含量和cu元素比例为1:5，sn为余量。所述焊料具有101.5~104.1℃的熔点。
9、本专利技术锡铅铋系低熔点增强焊料（六元焊料）的制备方法如下：将纯度为99.99%的sn、pb、bi纯金属与snsb5、sncu2、snni1中间合金在无铅钛锡炉中熔炼，合金熔体表面覆盖氢化松香。将合金熔化并加热至400℃，保温120 min，浇铸于模具中制成焊料合金锭。
10、本专利技术具有以下优点：
11、本专利技术的焊料合金铅含量仅为14~18 wt. %，铋含量为28~36 wt.% 较高，无银无铟焊料成本低，其合金熔点范围为101.5~104.1℃，其焊接温度低于130℃，熔点低于目前含铅商用合金sn63pb37，sn43pb43bi14熔点60~80℃，满足柔性电子封装用低温焊接要求。
12、本专利技术合金的锡含量为50~54 wt. %，其锡铅铋三元焊料合金焊点的强度接近商用焊料合金sn63pb37，sn42bi58，但高于锡铅铋商用合金sn43pb43bi14强度提升超过18%。
13、本专利技术结合sn-pb-bi三元相图，对三种主成分进行复配和筛选，在保证合适sn含量的同时，降低pb含量，再进行合金基体和imc层的强化，考虑成本因素和强化程度优选sb、cu、ni元素进行微添加，调控焊点焊料区域和imc层区域，显著提高焊点强度，其焊点剪切强度高于sn63pb37焊料，提升幅度超过8%，而合金成本（约12.74~13.47万元/吨）低于sn63pb37焊料（约14.21万元/吨）的合金成本，仅为主要低温焊料sn48in52和in66.3bi33.7合金成本的9.62~11.31%。
14、本专利技术的焊料合金制备方法采用snsb5、sncu2、snni1低熔点且易溶解的中间合金，再根据合金配比，加入sn、bi、pb等低熔点金属元素，相比多次分开添加ni、sb、cu高熔点金属单质的制备方式工艺简便，金属利用率高，合金成分均匀，得到的锡铋铋系多元焊料具有更优越的力学性能。
15、本专利技术的锡铅铋三元焊料和六元焊料解决了目前商用二元锡铅焊料熔点高，普通低温含银焊料成本高，三元锡铅铋焊料强度低的问题。
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1.一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于：所述焊料熔点范围为101.5~104.1℃，焊接温度低于130℃用于柔性电子封装，所述焊料包含14~18 wt.%的Pb，28~36 wt.% 的Bi，且Pb和Bi的质量分数比例为0.38~0.64，余量为Sn。
2.如权利要求1所述的一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于，所述焊料还包含X，所述X为0~1.5 wt.% Sb，0~0.22 wt.% 的Cu和与Cu元素比例为1:5的Ni元素。
3.如权利要求2所述的一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于，所述焊料包含14wt.%的Pb，36 wt.%的Bi和X。
4.如权利要求1~3任一项所述的一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于，所述Sn、Pb、Bi的纯度均为99.99%。
【技术特征摘要】
1.一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于：所述焊料熔点范围为101.5~104.1℃，焊接温度低于130℃用于柔性电子封装，所述焊料包含14~18 wt.%的pb，28~36 wt.% 的bi，且pb和bi的质量分数比例为0.38~0.64，余量为sn。
2.如权利要求1所述的一种锡铅铋系低熔点增强焊料，其特征在于，所述焊料还包含x，所述x为...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡珊珊，刘晨，王加俊，王小京，王钦，彭巨擘，
申请(专利权)人：云南锡业新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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