專利名稱：一種錫銻中間合金及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錫銻合金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種錫銻中間合金中錫和銻的組分
及其制備工藝。
背景技術(shù)：
由于錫鉛合金具有良好的潤(rùn)濕性和導(dǎo)電性，焊接性能良好且成本低，目前電子行 業(yè)中常采用錫鉛合金作為軟釬焊料。但人類長(zhǎng)期的科學(xué)研究和實(shí)踐證明，鉛及其化合物 對(duì)人類健康的危害很大，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，甚至危及到其它生物的存亡。因此， 社會(huì)對(duì)產(chǎn)品環(huán)保性能的要求日益嚴(yán)格，電子行業(yè)中也通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)限定電子產(chǎn)品的含鉛 量，自跨世紀(jì)以來(lái)世界各國(guó)已逐步加強(qiáng)研究無(wú)鉛環(huán)保焊料，力求尋找一種兼?zhèn)涔に囆阅芎谩?工藝良率高、焊點(diǎn)可靠性好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)的新型環(huán)保無(wú)鉛焊料，以替代有毒有害錫鉛 合金焊料，或者替代價(jià)格昂貴的錫銀無(wú)鉛焊料。當(dāng)前，人們正不斷研究多元合金焊料并越 來(lái)越多將其應(yīng)用到電子行業(yè)，如在日本較多地將Sn-Ag3. O-CuO. 5作為無(wú)鉛焊料應(yīng)用，美 國(guó)AIM報(bào)道認(rèn)為Sn-Ag2. 5_CuO. 7_SbO. 5作為新型無(wú)鉛焊料的性價(jià)比較高，歐盟則推薦以 Sn-Ag3. 5-Cu0. 70代替錫鉛合金焊料。但因現(xiàn)有的多元合金制備工藝尚無(wú)法完全克服各多 元合金中各組合成份分布不均勻的技術(shù)問(wèn)題，目前用為封裝焊料的多元合金大多存在著各 種合金成份相容性不好的問(wèn)題，這將直接導(dǎo)致焊料的熔煉時(shí)間長(zhǎng)，焊料生產(chǎn)過(guò)程中需花費(fèi) 較長(zhǎng)時(shí)間攪拌，從而大大增加人力、能源耗費(fèi)，使焊料成本居高不下。例如目前的錫銻合金 制備工藝是先將精錫、精銻等原料在融化鍋中按照需要的合金配制比例進(jìn)行配料，在逐步 添加各成份后經(jīng)熔化、均勻混合、澆鑄而成。該制備工藝產(chǎn)出的錫銻中間合金容易出現(xiàn)各成 分分布不均勻的問(wèn)題，影響封裝焊料的物理、化學(xué)性能，且因制備工藝繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)，制備時(shí) 溫度高，增加制備難度和成本。因此，解決現(xiàn)有多元合金制備工藝無(wú)法完全克服各多元合金 中各組合成份分布不均勻的技術(shù)問(wèn)題和改善多元合金中各種合金成份相容性對(duì)利用好多 元合金焊料有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主旨在于提供一種能用于合成各種多元合金并能有效改善多元合金中 各種合金成份相容性的錫銻中間合金，由該錫銻中間合金合成的多元合金相態(tài)分布均勻、 相容性良好、抗氧化能力強(qiáng)且物理、化學(xué)性能優(yōu)異。另外，本發(fā)明還公開(kāi)該錫銻中間合金的 制備工藝，該制備工藝能明顯縮短錫銻合金生產(chǎn)時(shí)間，簡(jiǎn)化工藝程序，使錫銻合金各合金成 份相態(tài)分布均勻、相容性好。 本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是一種錫銻中間合金，以錫Sn為基料，按重量
百分比計(jì)，還包含組份銻Sb 0. 1 30X，鎵Ga 0. 01 5%。 上述錫銻中間合金，按重量百分比計(jì)，基料錫Sn的含量為75 95%。
進(jìn)一步地所述錫銻中間合金，按重量百分比計(jì)，組份銻Sb的含量為5 25% 。
所述錫銻中間合金，按重量百分比計(jì)，組份鎵Ga的含量為0. 1 5%。
上述錫銻中間合金的制備工藝，包括以下步驟
—、將定量組份銻Sb放置于模具中.； 二、根據(jù)重量配比，將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有定量基料錫Sn的錫鍋 中，并加入定量組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成各成份含量確定的錫銻中間合金。 本發(fā)明的有益效果在于l、本錫銻中間合金中含有鎵Ga，能有效提高合金的抗氧 化能力。2、本錫銻中間合金可作為中間體用于各種多元合金的合成，尤其可以用于制備多 元無(wú)鉛錫合金焊料，從整體上簡(jiǎn)化多元合金的工藝步驟，降低生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明公開(kāi)的錫 銻中間合金制備工藝簡(jiǎn)單、制備過(guò)程中攪拌時(shí)間明顯縮短，易于在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)，能有效提高 生產(chǎn)效率、降低成本。4、本發(fā)明公開(kāi)的制備工藝通過(guò)改變常規(guī)進(jìn)料次序和方式使得錫銻中
間合金中各組份均勻性好、均勻度高，能有效改善各合金組份的相容性，用這種錫銻中間合 金制備多元化合金或多元合金焊料時(shí)，能使多元化合金或多元合金焊料中各組份相態(tài)分布 均勻、相容性好，明顯改善多元化合金或多元合金焊料的抗氧化能力等物理或化學(xué)性能。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)的錫銻中間合金，以錫Sn為基料，按重量百分比計(jì)，還包含組份銻Sb 0. 1 30X，鎵Ga 0.01 5X。優(yōu)選的，按重量百分比計(jì)，該錫銻中間合金基料錫Sn的含量 為75 95X;更優(yōu)選的，按重量百分比計(jì)，該錫銻中間合金組份銻Sb的含量為5 25%， 組份鎵Ga的含量為0. 1 5%。其中銻Sb含量在0. 1 30%為宜，是因?yàn)榈陀?. 1%的 銻Sb含量對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)效益不明顯；而實(shí)驗(yàn)表明銻Sb含量高于30%時(shí)錫銻中間 合金的生產(chǎn)時(shí)間會(huì)增加，銻Sb的均勻性也不能夠得到保證，所以確定中間錫銻合金中銻含 量的范圍在0. 1 30%。當(dāng)銻Sb含量為5 25%時(shí)中間錫銻合金生產(chǎn)時(shí)間明顯縮短，銻 Sb的均勻性佳，且利于降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。鎵Ga含量在0. 01 5%時(shí)，能有效 提高錫銻中間合金的抗氧化能力，特別是鎵Ga的含量為0. 1 5%時(shí)，錫銻中間合金的抗 氧化能力最佳。 本錫銻中間合金可作為中間體用于各種多元合金的合成，尤其可以用于制備多元 合金焊料，從整體上簡(jiǎn)化多元合金的工藝步驟，降低生產(chǎn)成本。因本錫銻中間合金組份中含 有鎵Ga，能使其有較好的抗氧化能力，當(dāng)本錫銻中間合金被進(jìn)一步用于合成多元合金或多 元合金焊料時(shí)，能有效增強(qiáng)多元合金或多元合金焊料的抗氧化能力。本錫銻中間合金各種 合金成份合理配比，合金成份相態(tài)分布均勻、相容性良好，因此能使由其合成的多元合金或 多元合金焊料的相態(tài)分布均勻、相容性良好、物理及化學(xué)性能優(yōu)異。
本錫銻中間合金的制備工藝包括以下步驟
—、將定量組份銻Sb放置于模具中； 二、根據(jù)重量配比，將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有定量基料錫Sn的錫鍋 中，并加入定量組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成各成份含量確定的錫銻中間合金。 該制備工藝通過(guò)改變常規(guī)進(jìn)料次序和方式使得錫銻中間合金中各組份均勻性好、 均勻度高，有效改善各合金組份的相容性和相態(tài)分布狀況。另外，本制備工藝工序簡(jiǎn)單、制 備過(guò)程中攪拌時(shí)間明顯縮短，易于在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)，能有效提高生產(chǎn)效率、降低成本。
本發(fā)明公開(kāi)的錫銻中間合金可用于合成各種多元合金或多元合金焊料，使用時(shí)只 需將由以上制備工藝得到的錫銻中間合金浸入錫鍋中，經(jīng)熔融、攪拌、澆鑄成多元合金或多 元合金焊料即可。各合金成份配比含量可以在制備錫銻中間合金過(guò)程中根據(jù)需要酌量添 加。使用中間錫銻合金生產(chǎn)多元合金生產(chǎn)無(wú)鉛焊料，能夠減少攪拌時(shí)間三分之二以上，且能 使制備多元合金的熔煉溫度從450度下降到330度，明顯的節(jié)約能源，同時(shí)減少生產(chǎn)員工的 作業(yè)時(shí)間，改善了員工的生產(chǎn)勞動(dòng)環(huán)境。
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例1 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :94. 5%，銻Sb :5%， 鎵Ga :0. 5%。 — 、將5 %組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有94. 5%基料錫Sn的錫鍋中，并加入 0. 5%的組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相
容性好且抗氧化能力佳，錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間短。 實(shí)施例2 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :92% ，銻Sb :7. 5%， 鎵Ga :0. 5%。 —、將7. 5%組份銻Sb熔融澆鑄在模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有92%基料錫Sn的錫鍋中，并加入0. 5% 的組份鎵Ga ; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相
容性好且抗氧化能力佳，錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間短。 實(shí)施例3 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :88X，銻Sb :11. 5%， 鎵Ga :0. 5%。
—、將11. 5%組份銻Sb熔融澆鑄在模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有88%基料錫Sn的錫鍋中，并加入0. 5% 的組份鎵Ga ; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相
容性好且抗氧化能力佳，錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間短。 實(shí)施例4 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :75X，銻Sb :24. 5%， 鎵Ga :0. 5%。 —、將24. 5%組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有88%基料錫Sn的錫鍋中，并加入0. 5%的組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相
容性好且抗氧化能力佳，錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間短。 實(shí)施例5 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :88% ，銻Sb :7%，鎵 Ga :5%。 — 、將7 %組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有88%基料錫Sn的錫鍋中，并加入5%的 組份鎵Ga ; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相
容性好且抗氧化能力佳，錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間短。 實(shí)施例6 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :95. 4 % ，銻Sb : 4. 5X，鎵Ga :0. 1%。 — 、將4. 5 %組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有95. 4%基料錫Sn的錫鍋中，并加入 0. 1%的組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中錫Sn、鎵Ga組份均勻性好、均勻度高、抗氧化能力佳，但銻 Sb組份均勻性略顯不佳且錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間略長(zhǎng)。
實(shí)施例7 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :99.98%，銻Sb : 0. 01X，鎵Ga :0. 01%。 —、將0. 01 %組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有99. 98%基料錫Sn的錫鍋中，并加入 0.01%的組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中錫Sn、鎵Ga組份均勻性好、均勻度高，錫銻中間合金生產(chǎn) 時(shí)間短，但抗氧化能力略差、銻Sb組份均勻性略顯不佳且生產(chǎn)成本較高。
實(shí)施例8 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :99. 8 % ，銻Sb : 0. lX，鎵Ga :0. 1%。
—、將0. 1 %組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有99.8X基料錫Sn的錫鍋中，并加入 0. 1%的組份鎵Ga; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中銻Sb及其它各組份均勻性好、均勻度高，各合金組份的相容性好且抗氧化能力佳，但錫銻中間合金生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。
實(shí)施例9 按重量百分比計(jì)，將基料和各組份按照如下比例配比錫Sn :64X，銻Sb :30. 5%， 鎵Ga :5. 5%。 —、將30. 5%組份銻Sb放置于模具中； 二、將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有64%基料錫Sn的錫鍋中，并加入5. 5% 的組份鎵Ga ; 三、經(jīng)攪拌、澆鑄制備成錫銻中間合金。 制得的錫銻中間合金中各組份均勻性和相容性和抗氧化能力欠佳，且錫銻中間合 金生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。 上述僅為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，這些實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明而不能理解為對(duì)本 發(fā)明的限制，在不背離本發(fā)明權(quán)利要求中所請(qǐng)求保護(hù)的范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施方 案進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
一種錫銻中間合金，以錫Sn為基料，其特征在于按重量百分比計(jì)，還包含組份銻Sb 0.1～30％，鎵Ga 0.01～5％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫銻中間合金，其特征在于按重量百分比計(jì)，基料錫Sn的 含量為75 95%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錫銻中間合金，其特征在于按重量百分比計(jì)，組份銻Sb 的含量為5 25%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的錫銻中間合金，其特征在于按重量百分比計(jì)，組份鎵Ga 的含量為0. 1 5%。
5. 根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的錫銻中間合金的制備工藝，其特征在于該制備工藝包括以下步驟一、 將定量組份銻Sb置于澆鑄模具中；二、 根據(jù)重量配比，將步驟一中裝有銻錠的模具浸入含有定量基料錫Sn的錫鍋中，并 加入定量組份鎵Ga;三、 經(jīng)攪拌、澆鑄制備成各成份含量確定的錫銻中間合金。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種錫銻中間合金及其制備工藝，該錫銻中間合金以錫Sn為基料，按重量百分比計(jì)，還包含組份銻Sb 0.1～30％，鎵Ga 0.01～5％?；襄aSn的含量以75～95％為宜，優(yōu)選的，組份銻Sb的含量為5～25％，組份鎵Ga的含量為0.1～5％。該錫銻中間合金能用于合成各種多元合金或多元合金錫焊料，使各種合金成份相態(tài)分布均勻、相容性良好。該制備工藝是將定量組份銻Sb熔融澆鑄在模具中；再根據(jù)重量配比，將裝有銻錠的模具浸入含有定量基料錫Sn的錫鍋中并加入定量組份鎵Ga；經(jīng)攪拌、澆鑄制備成各成份含量確定的錫銻中間合金。該制備工藝工序簡(jiǎn)化，能明顯縮短錫銻合金生產(chǎn)時(shí)間，降低成本。
文檔編號(hào)C22C1/02GK101760666SQ20091021451
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者蘇傳港, 蘇傳猛, 蘇明斌, 蘇燕旋, 郭黎 申請(qǐng)人:高新錫業(yè)(惠州)有限公司