专利名称：一种可变熔点无铅复合焊料和焊膏及其制备和应用方法
技术领域：
本发明涉及一种无铅复合焊料和焊膏及其制备和应用方法。该复合焊料是由两种在焊接过程中兼容性、亲润性良好的焊粉的机械混合物，属于锡基无铅焊料/膏的制造技术领域。
背景技术：
重视环保、提倡绿色产品是当今世界经济发展的大趋势，电子产品的无铅化就是其中一项重大举措。当前已申请的有关无铅焊料的专利可以说铺天盖地，主要是被日本、美国、欧盟等国家占据，而我国电子产品无铅化技术的研究起步较晚，拥有自主知识产权的商业化无铅电子产品更是寥寥无几，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。
当前三元或多元无铅焊料受专利保护的较多，而二元系合金，如Bi-In、Sn-Bi、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Zn、Cu-P、Ag-Cu等则不受专利保护。复合焊料中含有一种低熔点合金成分，在焊接温度较低时就熔化，而焊接温度未达到其中熔点相比较高的组分熔点时，该组份可以充当骨架，已熔化的低熔点成分靠毛细作用渗透到骨架中形成致密无缺陷的焊点，这样既可以避免低熔点焊料在焊接过程中塌陷造成的桥连，又可以提高焊点的强度及其导电导热性；当焊接的最高温度达到或超过高熔点组份的焊接条件下，低熔点相熔化时先在固相颗粒周围扩展，然后原位合金化过程发生，形成原位增强或增塑相。复合焊料/膏最大的特点是可实现中/高温焊料的低温焊接，在焊接过程中不必改变原来含铅焊料的工艺路线和参数，只要在焊接过程中保证低熔点合金组分充分熔化即可，而不必考虑高熔点组分。需要注意的是，如果焊接工艺窗口使得高熔点组分为半熔化或不熔化态则在配制复合焊料过程中按比例相应减小高熔点组分含量，这样可以保证骨架被填充致密，不致增加焊点缺陷的产生率；或者采用梯度温度焊接的方法可获得性能优异的饱满的焊点。
美国专利6,360,939B1披露了一种制造电子工业中的无铅焊膏的方法，该焊膏具有一基本焊料粉末和一在焊接过程中不熔化的添加金属粉末成分，所添加粉末的熔点比基本焊料粉末的熔点高很多，基本焊料粉末包括80-90％的Sn和1-20％的Ag，添加粉末金属选自包括Sn、Ni、Cu、Ag和Bi及其他混合物的金属组元；美国Akron大学的研究人员通过在Sn-Pb焊料中加入铜或氧化钛的纳米颗粒显著提高了焊点强度；IBM公司则通过加入钼和钽纳米颗粒制备了复合焊料，中国专利CN1672858A公开了含有记忆合金颗粒的锡银焊料；中国专利CN1672859A公开了含有纳米氧化锆颗粒增强型锡银焊料及其制法；这些公布的焊料在焊接过程中其强化粒子均系完全不熔化状态，其主要原因就是复合焊料中两种基本原料粉末间熔点差距过大，这在焊接过程中高熔点组份实际上以独立的颗粒形态存在，虽然可以一定的改善强度性能，但对产生焊接缺陷率有增高现象，从而影响焊点的可靠性。而美国专利US2002/0040624A1和CN1732063A公布的复合焊料在焊接过程中两种组分均系熔化态，但涉及的复合焊料中要求两组分的熔点差要小于15℃，这种焊料实际上没有抗塌陷能力，对减小桥连短路也没有明显作用；加拿大滑铁卢大学也有纯Sn和纯Sb粉的混粉焊膏的特种焊接的研究报导，但所涉及仅为纯单质粉，而且其焊接温度较高，增大了焊接工艺难度。
复合焊料中不同组分熔化与否不仅取决于复合焊料本身包含的不同组分间的熔点差，而且与焊接时的工艺窗口和不同组分含量比等息息相关，根据焊后不同的性能要求选取不同的工艺窗口和组分配比可以控制焊料中高熔点组分为液态、半固态或固态，从而实现不同的粘度；也可以根据特殊性能要求进行梯度温度焊接。
开发在焊接及使用过程中具有焊接温度低(接近于传统含Pb焊料)、润湿铺展性好、力学性能好、导电导热性好、焊点可靠性好等特点的无毒焊料或焊膏，历来是焊料设计的焦点。可变熔点复合无铅焊料可以发挥不同组分的优势，实现优势互补，最终形成良好的焊接质量，他含有的低熔点组分降低了焊接温度，改善了铺展性能，其高熔点组分形成的骨架提高了焊点的力学性能和导电导热性，同时提高了抗塌陷能力，降低了焊接的桥连短路概率，延长了在较高温度使用下的使用寿命和抗疲劳性能。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种具有较强的抗塌陷能力，有效减少虚焊现象发生的可变熔点无铅复合焊料。
本发明的另一目的是提供上述复合焊料的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种包括上述可变熔点无铅复合焊料的复合焊膏。
本发明的再一目的是提供上述复合焊膏的制备方法。
本发明的最后目的是提供上述复合焊膏的应用方法。
为实现上述发明目的，本发明采取以下的技术方案一种可变熔点无铅复合焊料，其特征在于由第一焊料合金粉末和第二焊料合金粉末组成，所述第一焊料合金粉末为低温焊料或焊膏通用的原料焊粉；所述第二焊料合金粉末的熔点比第一焊料合金粉末高；其中第一和第二焊粉的熔点存在一定差别(这里的“熔点存在一定差别”是指熔点相差18-497℃)；所述第一焊料合金粉末与所述第二焊料合金粉末之间的重量配比范围按照不同功能需要、不同组份性能以及不同的焊接工艺要求，第二焊料合金粉末所占重量百分比为5-50wt％(不包括50wt％)，也可以是50-90wt％。
本发明所述的优选可变熔点无铅复合焊料，其特征在于上述第一焊料合金粉末为一种通用共晶或近共晶合金焊料粉末；上述第二焊料合金粉末与第一焊料合金粉末成分中有一组元相同或在周期表中同族。
本发明所述的优选可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn基或Bi基共晶或近共晶通用焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn基、Cu基、Ag基焊粉中的一种。
本发明所述的优选可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Cu共晶焊粉。
本发明所述的优选可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Ag共晶焊粉。
本发明所述的优选可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Ag-Cu焊粉。
本发明所述的更优选的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述Sn-Cu共晶焊粉按重量所占比例为40-90％，此时意味着所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例为60-10％。
本发明所述的更优选的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述Sn-Ag共晶焊粉按重量所占比例为5-70％，此时意味着所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例为95-30％。
本发明所述的更优选的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于Sn-Ag-Cu焊粉按重量所占比例为10-50％；此时意味着所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例为90-50％。
本发明可变熔点无铅复合焊料的制备方法，该方法包括第一焊料合金粉末，其为低温焊料或焊膏通用的原料焊粉；第二焊料合金粉末，其熔点比第一焊料合金粉末高(按要求可以是18-497℃)；两种粉末按照不同的焊接要求可以是同种粒度粉末混合，也可以是不同种粒度粉末混合；重量配比范围按照不同功能需要、不同组份性能以及不同的焊接工艺要求，第二焊料合金粉末含量可以占5-50wt％(不包括50wt％)，也可以占50-90wt％。然后通过常规方法或在保护条件下(真空或Ar或N2)混合均匀，即得可变熔点无铅复合焊料。
一种可变熔点无铅复合焊膏，包括按照上述方法所得到的可变熔点无铅复合焊料粉末和10-25重量％的助焊剂/助焊膏(包括传统松香基、水洗型、免清洗型等)。
进一步的是该焊膏包括所述可变熔点无铅复合焊料包括的第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉，第二焊料合金粉末为Sn-Cu共晶焊粉，其中所述Sn-Cu共晶焊粉在所述可变熔点无铅复合焊料中所占重量比例为40-90％。
进一步的是该焊膏包括所述可变熔点无铅复合焊料包括的第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉，第二焊料合金粉末为Sn-Ag共晶焊粉，其中所述Sn-Ag共晶焊粉在所述可变熔点无铅复合焊料中所占重量比例5-70％。
进一步的是该焊膏包括所述可变熔点无铅复合焊料包括的第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉，第二焊料合金粉末为Sn-Ag-Cu焊粉，其中所述Sn-Ag-Cu焊粉在所述可变熔点无铅复合焊料中所占重量比例10-50％。
本发明进一步包括的是可变熔点无铅复合焊膏的制备方法，该方法包括上述方法得到的可变熔点无铅复合焊料粉末和10-25重量％的助焊剂或助焊膏，其中助焊剂/助焊膏中，一定温度条件下(0-30℃)搅拌、混合，使可变熔点无铅复合焊料粉末均匀悬浮于焊剂载体中，并与之相容，即得到稳定的膏状流体，形成可变熔点无铅复合焊膏。
本发明进一步包括的是可变熔点无铅复合焊膏的改进制备方法，该方法包括利用电子天平或其他重量计，按所需配比称量两种不同熔点(指熔点差在18-497℃范围内)的兼容性良好(指两种焊膏中有一组元相同或同族)的通用焊膏(指的是上述的复合焊料的单体合金粉末配制的焊膏)，两种焊膏中助焊剂或助焊膏的总成分所占复合焊膏的重量比例为10-25％，在0-30℃温度条件下搅拌、混合，使两种焊膏混合均匀，形成均一、稳定的膏状流体，形成可变熔点无铅复合焊膏。
本发明更进一步包括将一种电子元件焊接到一基板上的方法，其步骤包括将可变熔点无铅复合焊膏涂刷到一基板上，将电子元器件置于可变熔点无铅复合焊膏之上，然后整体加热到至少高于焊膏中低熔点组分(第一焊料合金粉末)的熔点温度，或梯度加热至高熔点组分(第二焊料合金粉末)的熔点温度，使电子元件牢固的焊接到基板上。
有益效果本发明复合焊料具有较强的抗塌陷能力，从而可减少短路；另外，实验表明，本发明所述的可变熔点无铅复合焊膏具有两个DSC吸热峰，且较其组份之一的通用焊料熔点有偏移，且随着组份含量的变化而不同，这主要是由于焊料在熔化过程中受到第二组份的影响。这说明在SMT过程中，可使该焊料在回流温度曲线峰值温度前就部分熔化，目的是减少峰值润湿时间(即温度峰值高度)，从而降低回流对元器件的高温副作用，也减少了虚焊现象的发生。
下面通过附图和实施例对本发明进行详细说明。应该理解的是，所述的实施例仅仅涉及本发明的优选实施方案，在不脱离本发明的精神和范围情况下，各种成分及含量的变化和改进都是可能的。
图1为制备本发明的可变熔点无铅复合焊料和焊膏的制备工艺及应用流程图；图2a和2b为本发明的可变熔点无铅复合焊料与SnPb37和SnBi58焊料的焊点铺展对比图；图3a为本发明实施例中SnBi58-SnCu0.7系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；
图3b为本发明实施例中SnBi58-SnAg3.5系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图3c为本发明实施例中SnBi58-SnAg3.0Cu0.5系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图3d为本发明实施例中6#(SnBi58-50SnAg3.5)温度回归的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图4为本发明的可变熔点无铅复合料的熔点随低熔点组分含量变化的曲线图。
具体实施例方式
如图1所示，为制备本发明的可变熔点无铅复合焊料和焊的制备工艺流程图。第1步先按原料合金粉末的重量百分数计算和称量；第2步再将原料合金粉末均匀混合；或直接进行第3步按重量百分比称量两种通用焊膏；第4步进行复合焊料膏的制备；第5步在基板上进行焊料膏的涂刷；第6步贴上元器件整体加热焊接。
实施例1 40(SnZn9)-60(SnAg4.0Cu0.5)焊膏的制备称取SnZn9(熔点199℃)的2.3#(38-63μm)焊粉10g，称取SnAg4.0Cu0.5(熔点217℃)的3#(25-45μm)焊粉15g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)氮气保护状态搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例2 95(SnAg3.5)-5(CuP8.3)焊膏的制备称取SnAg3.5(熔点221℃)的3#(25-45μm)焊粉23.75g，称取CuP8.3(熔点714℃)的微细粉(-25μm)1.25g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(0℃的冷库中)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例3 80(SnAg4.0Cu0.5)-20(CuP8.3)焊膏的制备称取SnAg4.0Cu0.5的3#(25-45μm)焊粉20g，称取CuP8.3的微细粉(-25μm)5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例4 10(SnBi58)-90(SnCu0.7)焊膏的制备称取SnBi58(熔点138℃)的3#(25-45μm)焊粉2.5g，称取SnCu0.7(熔点227℃)的3#(25-45μm)焊粉22.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例5 30(SnBi58)-70(SnCu0.7)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉7.5g，称取SnCu0.7的3#(25-45μm)焊粉17.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(0℃的冷库环境)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例6 50(SnBi58)-50(SnCu0.7)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉12.5g，称取SnCu0.7的3#(25-45μm)焊粉12.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％水洗型(咏翰622H水溶型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例7 60(SnBi58)-40(SnCu0.7)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉15g，称取SnCu0.7的3#(25-45μm)焊粉10g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％常规免清洗型(“友邦”牌FY-N99免清助焊剂)，一定条件下(30℃，氮气保护环境)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例8 30(SnBi58)-70(SnAg3.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45um)焊粉7.5g，称取SnAg3.5的3#(25-45μm)焊粉17.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例9 50(SnBi58)-50(SnAg3.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉12.5g，称取SnAg3.5的3#(25-45μm)焊粉12.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(0℃的冷库环境)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例10 75(SnBi58)-25(SnAg3.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉18.75g，称取SnAg3.5的3#(25-45μm)焊粉6.25g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例11 95(SnBi58)-5(SnAg3.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉23.75g，称取SnAg3.5的3#(25-45μm)焊粉1.25g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例12 50(SnBi58)-50(SnAg3.0Cu0.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉12.5g，称取SnAg3.0Cu0.5(熔点217℃)的3#(25-45μm)焊粉12.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入25重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定条件下(30℃，氩气保护环境)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例13 70(SnBi58)-30(SnAg3.0Cu0.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉17.5g，称取SnAg3.0Cu0.5的3#(25-45μm)焊粉7.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入12重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温、真空)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例14 90(SnBi58)-10(SnAg3.0Cu0.5)焊膏的制备称取SnBi58的3#(25-45μm)焊粉22.5g，称取SnAg3.0Cu0.5的3#(25-45μm)焊粉2.5g，放入行星式球磨罐充分混合20min，然后按比例加入10重量％通用助焊剂(确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂)，一定温度条件下(室温)搅拌、混合，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例15 90(SnBi58)-10(SnAg3.0Cu0.5)复合焊膏的改进制备
称取SnBi58的3#(焊粉粒度在25-45μm)焊膏24.75g，称取SnAg3.0Cu0.5的3#(焊粉粒度在25-45μm)焊膏2.75g，(两种焊膏均为北京双住高科技开发中心制备)，然后在一定条件(室温，充氩)下放入锡膏搅拌机充分搅拌20min，倒入焊膏盒中，放入冰箱储藏备用。
实施例16将2024元器件插入预制的基板上，然后将上述可变熔点无铅复合焊膏，即(50(SnBi58)-50(SnAg3.0Cu0.5)焊膏涂刷到元器件与基板的结合处，再将整个基板连同元器件放入回流焊炉中，按照SnPb37标准回流焊接工艺曲线整体预热-保温-加热焊接-冷却取出，留作观察。
表1为本发明实施例1-14制备的可变熔点无铅复合焊膏所用的可变熔点无铅复合焊料的组分。
表2为本发明实施例1-10制备的可变熔点无铅复合焊料DSC熔点测试结果。
图2a-2b为本发明的可变熔点无铅复合焊料与SnPb37和SnBi58焊料的焊点铺展对比图。图2a和图2b从左至右均依次为SnPb37、6#、10#、SnBi58。按照日本JIS标准将0.2+0.001g焊料放在纯度为99.9％的紫铜板上，在250℃恒温电热板上保温90s，空冷后用数码相机拍摄。实验前，铜板用砂纸细磨，再用丙酮擦洗去除油污和在10％HCl中浸蘸5s去除表面氧化膜，再用去离子水充分冲洗，本试验a图中焊膏由本发明的可变熔点无铅复合焊料和确信爱法公司的CR22LU型合成松香型助焊剂配制而成；b图中焊膏由本发明的可变熔点无铅复合焊料和“友邦”牌FY-N99免清助焊剂配制而成。从图2可以看出本发明所述复合无铅焊料较目前SnPb37具有相当的铺展面积，并且比SnBi58焊料的表面圆整、饱满。这说明本发明复合无铅焊料具有较好的铺展性能、较强的抗塌陷能力，从而使得本发明焊料具有良好的可焊性，并能够减少焊接短路的发生。
图3a为本发明实施例中SnBi58-SnCu0.7系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图3b为本发明实施例中SnBi58-SnAg3.5系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图3c为本发明实施例中SnBi58-SnAg3.0Cu0.5系的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图；图3d为本发明实施例中6#(SnBi58-50SnAg3.5)温度回归的可变熔点无铅复合焊膏的DSC差热分析曲线图。本实验使用DSC2910差式扫描量热仪(TAInstru-ment)来测量合金的熔点，进行熔化温度分析，工艺参数按照日本JIS-Z3198标准测定。从中可以看出本发明所述的可变熔点无铅复合焊膏具有两个DSC吸热峰，且较其组份之一的通用焊料熔点有偏移，且随着组份含量的变化而不同，这主要是由于焊料在熔化过程中受到第二组份的影响。这说明在SMT过程中，可使该焊料在回流温度曲线峰值温度前就部分熔化，目的是减少峰值润湿时间(即温度峰值高度)，从而降低回流对元器件的高温副作用，也减少了虚焊现象的发生。
图4为本发明的可变熔点无铅复合料的熔点随低熔点组分含量变化的曲线图。可以看出本发明所述的复合无铅焊料，同种系别、一定含量范围条件下随Bi含量的增加第一固相线和第二固相线温度变化不明显，但第一液相线先增后减，第二液相线随Bi的增加而降低。这说明在一定范围内，可以通过改变不同组分的含量来顺应不同的焊接工艺要求。
表1
表2
权利要求
1.一种可变熔点无铅复合焊料，其特征在于由第一焊料合金粉末和第二焊料合金粉末组成，所述第一焊料合金粉末为低温焊料或焊膏通用的原料焊粉；所述第二焊料合金粉末的熔点比第一焊料合金粉末高；其中第一焊料合金粉末和第二焊料合金粉末的熔点之差为18-497℃；所述第二焊料合金粉末所占重量百分比为5-90重量％。
2.根据权利要求1所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为一种通用共晶或近共晶合金焊料粉末；所述第二焊料合金粉末与所述第一焊料合金粉末成分中有一组元相同或在周期表中同族。
3.根据权利要求1所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn基或Bi基共晶或近共晶通用焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn基、Cu基、Ag基焊粉中的一种。
4.根据权利要求1所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Cu共晶焊粉。
5.根据权利要求1所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Ag共晶焊粉。
6.根据权利要求1所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述第一焊料合金粉末为Sn-Bi共晶焊粉；所述第二焊料合金粉末为Sn-Ag-Cu焊粉。
7.根据权利要求4所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述Sn-Cu共晶焊粉按重量所占比例为40-90％，所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例60-10％。
8.根据权利要求5所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述Sn-Ag共晶焊粉按重量所占比例为5-70％；所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例为95-30％。
9.根据权利要求6所述的可变熔点无铅复合焊料，其特征在于所述Sn-Ag-Cu焊粉按重量所占比例为10-50％；所述Sn-Bi共晶焊粉按重量所占比例为90-50％。
10.一种可变熔点无铅复合焊料的制备方法，该方法包括第一焊料合金粉末，其为低温焊料或焊膏通用的原料焊粉；第二焊料合金粉末，其熔点比第一焊料合金粉末高18-497℃；所述第二焊料合金粉末按重量所占比例为5-90％；然后通过常规方法或真空或Ar或N2保护条件下混合均匀，即得可变熔点无铅复合焊料。
11.一种可变熔点无铅复合焊膏，包括由第一焊料合金粉末和第二焊料合金粉末组成的可变熔点无铅复合焊料，所述第一焊料合金粉末为低温焊料或焊膏通用的原料焊粉；所述第二焊料合金粉末的熔点比第一焊料合金粉末高；其中第一焊料合金粉末和第二焊料合金粉末的熔点之差为18-497℃；所述第二焊料合金粉末在可变熔点无铅复合焊料中所占重量百分比为5-90重量％；其特征在于，还包括10-25重量％的常规助焊剂或助焊膏。
12.根据权利要求11所述的可变熔点无铅复合焊膏，其特征在于所述常规助焊剂或助焊膏为传统松香基或水洗型或免清洗型。
13.一种可变熔点无铅复合焊膏的制备方法，该方法包括按照权利要求10所述方法得到的可变熔点无铅复合焊料粉末和10-25重量％的助焊剂或助焊膏，在0-30℃温度条件下搅拌、混合，使可变熔点无铅复合焊料粉末均匀悬浮于焊剂载体中，并与之相容，即得到稳定的膏状流体，形成可变熔点无铅复合焊膏。
14.一种可变熔点无铅复合焊膏的制备方法，该方法改进为利用电子天平或其他重量计，按所需配比称量两种熔点差在18-497℃范围内的，并且二者中有一组元相同或同族的通用焊膏，两种焊膏中助焊剂或助焊膏的总成分所占复合焊膏的重量比例为10-25％，在0-30℃温度条件下搅拌、混合，使两种焊膏混合均匀，形成均一、稳定的膏状流体，形成可变熔点无铅复合焊膏。
15.一种可变熔点无铅复合焊膏的应用方法，其步骤包括将权利要求13或14所得可变熔点无铅复合焊膏涂刷到一基板上，将电子元器件置于可变熔点无铅复合焊膏之上，然后整体加热到至少高于第一焊料合金粉末的熔点温度，或梯度加热至第二焊料合金粉末的熔点温度，使电子元件牢固的焊接到基板上。
全文摘要
本发明公开了一种可变熔点无铅复合焊料和焊膏及其制备和应用方法，属于复合无铅焊料/膏的制造技术领域。该焊料/膏是由两种熔点不同的通用焊粉和焊剂通过机械混合制备而成。该复合焊料/膏在焊接及使用过程中具有抗塌陷能力强、强硬度及韧性高、服役寿命长、焊点圆晕光亮、制备工艺简单易行等优点，其更优的特点是在焊接过程中不必改变原来含铅焊料的焊接工艺路线和参数，可实现中/高温钎料的低温焊接或进行梯度温度焊接，既而可实现低温焊料的中/高温应用，延长使用寿命。
文档编号B23K35/26GK101069938SQ200610103618
公开日2007年11月14日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年5月10日
发明者徐骏, 贺会军, 胡强, 张富文, 朱学新, 石力开, 王志刚, 杨福宝 申请人:北京有色金属研究总院, 北京康普锡威焊料有限公司