CN103639620B - 一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，包括配料、熔铸、热轧、冲裁等步骤。本发明的Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，加工出来的锡铋焊片成分精准、形状完整精确、焊接使用性能优异。工艺工序精简，生产成本更加合理，生产效率更高。可以根据不同的需要生产出不同尺寸、不同形状的焊片。

Description

一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法
技术领域
本发明涉及微电子焊接技术领域，尤其涉及一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法。
背景技术
由于含铅的电子产品存在污染环境的问题，越来越多的国家开始重视无铅电子焊料的开发和研究。目前，常用的无铅焊料系列包括锡银、锡铜、锡锌和锡铋等，其中，尤以锡铋焊料力学性能好，抗蠕变能力强，价格便宜，而且熔点也和锡铅焊料接近，而获得广泛应用。
然而，随着电子元件的尺寸越来越小，锡铋焊料做成预成型焊片具有更大的市场前景。但是由于锡铋焊料的脆性特别大，丝或片的这些形式很难按照规格加工成型。在加工过程中往往还要造成材料的浪费，需要大量的人工，同时质量情况也很不一致。如何生产Sn-Bi脆性合金预成型焊片便成为业界一种急需的工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，该方法能有效解决锡铋焊料性脆、难于加工成箔带的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，包括
（1）配料，将质量百分比为42：58的Sn-Bi的原料配好；
（2）熔铸，将上述步骤（1）所得原料放入保护预合金化体系的坩埚内，在N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金，并浇铸到锭模内形成棒型Sn-Bi合金铸锭；
（3）热轧，将上述步骤（2）中制得的棒型Sn-Bi合金铸锭采用热轧机压延为带材；
（4）冲裁，将上述步骤（3）中热轧所得的带材通过模具冲裁得到预成型焊片。
其中，所述步骤（2）中的保护预合金化体系包括：设置于真空手套箱内电阻炉、坩埚、铸模和石英棒，其中电阻炉的炉温控制柜放置于所述真空手套箱的外面。
其中，所述步骤（2）是将真空手套箱抽真空，直至压力为-0.1MPa或者-0.1MPa以下，然后充入N2气至大气压;启动电阻炉，并通过所述炉温控制柜设定预合金化温度，在上述N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金；适时通过石英棒进行搅拌；待预合金化好后将熔液浇铸到锭模中，形成棒型Sn-Bi合金铸锭。
其中，所述步骤（3）是采用轴径60mm的热轧机，轧制的温度为120℃，轧制压力≤500KG，线速度控制在0.6-0.8m/min进行热轧压延。
其中，所述步骤（3）还包括粗轧和精轧，所述粗轧是每次的下压量控制在0.10mm至0.30mm，对厚度大于等于1mm的带材进行热压轧；所述精轧是每次的下压量控制在0.005mm至0.050mm，对厚度小于1mm的带材进行热压轧。
其中，所述步骤（3）中压延后的带材厚度为0.05mm或0.3mm。
其中，所述步骤（4）中的预成型焊片是三维尺寸为0.6mm*0.6mm*0.03mm的方形焊片。
其中，所述步骤（4）中冲裁得到的预成型焊片是外、内圆直径以及厚度尺寸分别为Ф2.9mm*Ф2.22mm*0.3mm的圆环形焊片。
其中，还包括步骤（5）余料回收，所述步骤（5）包括：将所述步骤（4）中冲裁后剩余的合金带材按所述步骤（2）重新熔成铸锭，并进行后续的生产加工。
本发明的Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，加工出来的锡铋焊片成分精准、形状完整精确、焊接使用性能优异。工艺工序精简，生产成本更加合理，生产效率更高。可以根据不同的需要生产出不同尺寸、不同形状的焊片。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式进行详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明一种Sn-Bi合金预成型焊片制备方法，包括如下步骤：
（1）将质量百分比为42：58的Sn-Bi的原料配好。
（2）熔铸，将电阻炉、坩埚、铸模和石英棒设置于真空手套箱内，其中电阻炉的炉温控制柜放置于所述真空手套箱的外面，所述电阻炉、坩埚、铸模、石英棒和真空手套箱构成了一个保护预合金化体系；
将上述步骤（1）配好的原料放入已配置好的保护预合金化体系中；
启动真空泵抽真空，直至压力为-0.1MPa或者-0.1MPa以下，然后将真空泵停机；充入N2气至大气压;
启动电阻炉，并通过所述炉温控制柜设定预合金化温度，预合金化温度为180℃—200℃；适时通过石英棒进行搅拌；待预合金化好后将熔液浇铸到锭模中。
（3）热轧，采用轴径60mm的热轧机热轧，轧制的温度为120℃，轧制压力≤500KG，线速度控制在0.6-0.8m/min；
粗轧，对厚度大于等于1mm以上的带材进行粗轧，每次的下压量控制在0.10mm至0.30mm；
细轧，对厚度在1mm以下的带材进行精轧，每次的下压量控制在0.005mm至0.050mm。
（4）冲裁。
（5）余料回收。
实施例1
Sn-Bi合金预成型焊片的制备方法如下：
（1）将0.058Kg纯铋、0.042Kg纯锡的原料配好。
（2）将电阻炉、坩埚、铸模和石英棒设置于真空手套箱内，其中电阻炉的炉温控制柜放置于所述真空手套箱的外面，所述电阻炉、坩埚、铸模、石英棒和真空手套箱构成了一个保护预合金化体系；
将上述步骤（1）配好的原料放入已配置好的保护预合金化体系中；
启动真空泵抽真空，直至压力为-0.1MPa或者-0.1MPa以下，然后将真空泵停机，充入N2气至大气压;
将上述步骤（1）所得原料放入真空手套箱的坩埚内，启动电阻炉，并通过所述炉温控制柜设定预合金化温度，在N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金；适时通过石英棒进行搅拌；待预合金化好后将熔液浇铸到锭模中，形成棒型Sn-Bi合金铸锭。
（3）采用轴径60mm的热轧机，轧制的温度为120℃，轧制压力≤500KG，线速度控制在0.6-0.8m/min，对上述步骤（2）中制得的棒型Sn-Bi合金铸锭采用热轧机进行热轧压延；
首先进行粗轧，对厚度在1mm以上的带材进行粗轧，每次的下压量控制在0.10mm至0.30mm；
然后进行细轧，对厚度在1mm以下的带材进行精轧，每次的下压量控制在0.005mm至0.050mm。
直至压延得到厚度为0.05mm的带材。
（4）将上述步骤（3）中热轧所得的带材通过模具冲裁，得到三维尺寸分别为0.6mm*0.6mm*0.03mm的方形焊片；
（5）将上述步骤（4）中冲裁后剩余的合金带材按步骤（2）重新熔成铸锭，并进行后续的生产加工。
实施例2
Sn-Bi合金预成型焊片的制备方法如下：
（1）将0.058Kg纯铋、0.042Kg纯锡的原料配好；
（2）将电阻炉、坩埚、铸模和石英棒设置于真空手套箱内，其中电阻炉的炉温控制柜放置于所述真空手套箱的外面，所述电阻炉、坩埚、铸模、石英棒和真空手套箱构成了一个保护预合金化体系；
将上述步骤（1）配好的原料放入已配置好的保护预合金化体系中；
启动真空泵抽真空，直至压力为-0.1MPa或者-0.1MPa以下，然后将真空泵停机，充入N2气至大气压;
将上述步骤（1）所得原料放入真空手套箱的坩埚内，启动电阻炉，并通过所述炉温控制柜设定预合金化温度，在N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金；适时通过石英棒进行搅拌；待预合金化好后将熔液浇铸到锭模中，形成棒型Sn-Bi合金铸锭。
（3）采用轴径60mm的热轧机，轧制的温度为120℃，轧制压力≤500KG，线速度控制在0.6-0.8m/min，对上述步骤（2）中制得的棒型Sn-Bi合金铸锭采用热轧机进行热轧压延；
首先进行粗轧，对厚度在1mm以上的带材进行粗轧，每次的下压量控制在0.10mm至0.30mm；
然后进行细轧，对厚度在1mm以下的带材进行精轧，每次的下压量控制在0.005mm至0.050mm。
直至压延得到厚度为0.3mm的带材。
（4）将上述步骤（3）中热轧所得的带材通过模具冲裁，得到外、内圆直径以及厚度分别尺寸为Ф2.9mm*Ф2.22mm*0.3mm的圆环形焊片；
（5）将上述步骤（4）中冲裁后剩余的合金带材按步骤（2）重新熔成铸锭，并进行后续的生产加工。
最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，包括：
(1)配料，将质量百分比为42：58的Sn-Bi的原料配好；
(2)熔铸，将上述步骤(1)所得原料放入保护预合金化体系的坩埚内，在N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金，并浇铸到锭模内形成棒型Sn-Bi合金铸锭；
(3)热轧，将上述步骤(2)中制得的棒型Sn-Bi合金铸锭采用热轧机压延为带材；
(4)冲裁，将上述步骤(3)中热轧所得的带材通过模具冲裁得到预成型焊片；
其特征在于，
所述步骤(2)中的保护预合金化体系包括：设置于真空手套箱内电阻炉、坩埚、铸模和石英棒，其中电阻炉的炉温控制柜放置于所述真空手套箱的外面；所述步骤(2)是将真空手套箱抽真空，直至压力为-0.1MPa以下，然后充入N2气至大气压；启动电阻炉，并通过所述炉温控制柜设定预合金化温度，在上述N2气体保护气氛下加热到180～200℃熔化成均匀的液态Sn-Bi合金；适时通过石英棒进行搅拌；待预合金化好后将熔液浇铸到锭模中，形成棒型Sn-Bi合金铸锭；
所述步骤(3)是采用轴径60mm的热轧机，轧制的温度为120℃，轧制压力≤500千克力，线速度控制在0.6-0.8m/min进行热轧压延；所述步骤(3)还包括粗轧和精轧，所述粗轧是每次的下压量控制在0.10mm至0.30mm，对厚度大于等于1mm的带材进行热压轧；所述精轧是每次的下压量控制在0.005mm至0.050mm，对厚度小于1mm的带材进行热压轧。
2.如权利要求1所述的一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中压延后的带材厚度为0.05mm或0.3mm。
3.如权利要求1所述的一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的预成型焊片是三维尺寸为0.6mm*0.6mm*0.03mm的方形焊片。
4.如权利要求1所述的一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中冲裁得到的预成型焊片是外、内圆直径以及厚度尺寸分别为Ф2.9mm*Ф2.22mm*0.3mm的圆环形焊片。
5.如权利要求1所述的一种Sn-Bi脆性合金预成型焊片的制备方法，其特征在于，还包括步骤(5)余料回收，所述步骤(5)包括：将所述步骤(4)中冲裁后剩余的合金带材按所述步骤(2)重新熔成铸锭，并进行后续的生产加工。
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