1.本发明属于有色合金技术领域，具体涉及一种钎焊用低银无铅钎料合金，本发明还涉及该钎料合金的制备方法。
背景技术：
2.钎焊技术被广泛应用于电子封装领域，可实现电子封装器件与材料之间的互连，现有技术通过合金化、颗粒强化等方法研发出多种无铅钎料成为目前主要的微电子互连材料，sacbn钎料制备过程中采用sn、ag、cu、bi、ni单质金属，单质金属ag、cu及ni熔点较sn和bi高得多，在制备过程中，sn和bi熔化，但ag、cu及ni可能没熔化，造成组织成分不均匀；同时各成分之间密度差别较大，长时间保温会造成重力偏析；而且较高的含银量会导致钎料内部生成较多的ag3sn金属间化合物生成，钎焊接头耐冲击性能下降，更重要的是较高的银含量使钎料的成本升高，但若钎料中银含量的降低将导致其内部形成的ag3sn化合物减少，钎料的硬度、强度等均有所下降，在高温服役老化条件下其可靠性有明显下降，同时含银量的降低也使其熔点、润湿性等焊接特性变差。现有的钎料制备方法ag含量高，增加制备成本，钎焊用钎料易氧化，盐浴钎焊时成分的均匀性差，抗蠕变性能差，使用局限性高，不利于大规模投入使用。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种钎焊用低银无铅钎料合金，具有抗氧化，组织均匀性好，抗蠕变性能佳的特点。
4.本发明的另一个目的是提供一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法。
5.本发明所采用的技术方案是，一种钎焊用低银无铅钎料合金，其中合金的原料按质量百分比由以下组分组成：sn的质量分数为96％～97％，ag的质量分数为0.8％～0.85％，cu的质量分数为0.5％～0.55％，bi的质量分数为1.60％～2.5％：ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各组分之和为100％。
6.本发明所采用的技术方案是，一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法，具体步骤如下：
7.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金，以上各组元按质量百分比满足以下条件：sn的质量分数为96％～97％，ag的质量分数为0.8％～0.85％，cu的质量分数为0.5％～0.55％：bi的质量分数为1.60％～2.5％：ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各物质组分之和为100％；
8.步骤2、制备nacl和kcl液态共晶盐；
9.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物；
10.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，得
到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
11.本发明的特点还在于，
12.步骤2的具体制备方法为：将nacl和kcl按照摩尔数0.9～1.1：0.9～1.1进行配比，混合均匀。
13.步骤4中超声波振动处理的超声波振动的频率为20～100khz，振幅为1～10μm。
14.步骤2中将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至650～720℃，保温0.5～1h，熔融形成液态共晶盐。
15.步骤4中超声波振动处理的时间为30min
‑
40min。
16.步骤1中sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金表面经过初步清洗处理。
17.本发明的有益效果是：本发明通过改变制备钎料的材料比例，降低钎料的制造成本，具有抗氧化，组织均匀性好，抗蠕变性能佳的特点，同时保证钎料性能满足使用要求，钎料合导电率较好，钎焊性能优良；钎料合金的制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产，该工艺技术的推广应用，可减少对生态环境的污染，有着深远的环保效益和广阔的应用前景。
具体实施方式
18.下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
19.本发明提供了一种钎焊用低银无铅钎料合金，一种钎焊用低银无铅钎料合金，其中合金的原料按质量百分比由以下组分组成：sn的质量分数为96％～97％，ag的质量分数为0.8％～0.85％，cu的质量分数为0.5％～0.55％：bi的质量分数为1.60％～2.5％：ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各组分之和为100％。
20.本发明所采用的另一种技术方案是：一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法，具体步骤如下：
21.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金，以上各组元按质量百分比满足以下条件：sn的质量分数为96％～97％，ag的质量分数为0.7％～0.8％，cu的质量分数为0.5％～0.55％：bi的质量分数为1.60％～2.5％：ni的质量分数为0.05％～0.1％，以上各物质组分之和为100％；
22.步骤1中sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金表面经过初步清洗处理。
23.步骤2、制备nacl和kcl液态共晶盐；
24.步骤2的具体制备方法为：将nacl和kcl按照摩尔数0.9～1.1：0.9～1.1进行配比，混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至650～720℃，保温0.5～1h，熔融形成液态共晶盐。利用nacl和kacl共晶盐熔炼钎料，一方面可以避免钎料的氧化；利用液态共晶盐的热量将钎料中各成分熔化，加热时间短；炉温分布均匀，避免熔点较高金属的不熔现象。
25.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到
熔化物。
26.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
27.步骤4中超声波振动处理的时间为30min
‑
40min；步骤4中超声波振动处理的超声波振动的频率为20～100khz，振幅为1～10μm，在钎料呈液态时，超声波处理增加原子扩散，增加钎料的均匀化；在凝固的过程中超声波处理细化晶粒，避免粗大组织的产生。
28.实施例1
29.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金；以上各组元按质量百分比满足以下条件：96.65％的sn、0.80％的ag、0.50％的cu、2.00％的bi、0.05％的ni。
30.步骤2、将nacl和kcl按照摩尔数1：1进行配比，共称取200g混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至650℃，保温0.5h，熔融形成液态共晶盐。
31.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、bi颗粒及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物。
32.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，超声波振动的频率为80khz，振幅为5μm，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
33.实施例1制得的钎料合金其熔点为210.5℃，导电率为7.21ms/m，组织均匀性好，抗蠕变性能佳。
34.实施例2
35.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金；以上各组元按质量百分比满足以下条件：96.15％的sn、0.85％的ag、0.51％的cu、2.47％的bi、0.02％的ni。
36.步骤2、将nacl和kcl按照摩尔数0.9：1进行配比，共称取200g混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至660℃，保温0.6h，熔融形成液态共晶盐。
37.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、bi颗粒及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物。
38.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理30min，超声波振动的频率为80khz，振幅为5μm，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
39.实施例2制得的钎料合金其熔点为200℃，导电率为7.2ms/m，组织均匀性好，抗蠕变性能佳。
40.实施例3
41.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金；以上各组元按质量百分比满足以下条件：96.2％的sn、0.82％的ag、0.53％的cu、2.40％的bi、0.05％的ni。
42.步骤2、将nacl和kcl按照摩尔数1：0.9进行配比，共称取200g混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至690℃，保温0.8h，熔融形成液态共晶盐。
43.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、bi颗粒及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物。
44.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理35min，超声波振动的频率为50khz，振幅为7μm，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
45.实施例3制得的钎料合金其熔点为209.8℃，导电率为7.01ms/m，组织均匀性好，抗蠕变性能佳。
46.实施例4
47.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金；以上各组元按质量百分比满足以下条件：96.95％的sn、0.81％的ag、0.54％的cu、1.60％的bi、0.10％的ni。
48.步骤2、将nacl和kcl按照摩尔数0.9：1.1进行配比，共称取200g混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至700℃，保温0.9h，熔融形成液态共晶盐。
49.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、bi颗粒及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物。
50.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，超声波振动的频率为100khz，振幅为8μm，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
51.实施例4制得的钎料合金其熔点为211.2℃，导电率为7.17ms/m，组织均匀性好，抗蠕变性能佳。
52.实施例5
53.步骤1、分别称取纯度均为99.99％的sn颗粒、bi颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、snni0.5中间合金；以上各组元按质量百分比满足以下条件：97％的sn、0.85％的ag、0.5％的cu、1.6％的bi、0.05％的ni。
54.步骤2、将nacl和kcl按照摩尔数1：1进行配比，共称取200g混合均匀，将混合均匀的nacl和kcl混合物放入坩埚加热至720℃，保温1h，熔融形成液态共晶盐。
55.步骤3、将步骤1中称取的sn颗粒、sn3.5ag中间合金、sncu0.7中间合金、bi颗粒及snni0.5中间合金，依次加入步骤2熔化得到的液态共晶盐中，搅拌直至金属全部熔化，得到熔化物。
56.步骤4、对步骤3得到的熔化物保温，保温过程中对熔化物进行超声波振动处理，超声波振动的频率为100khz，振幅为10μm，得到的均匀熔化物，然后进行空冷，空冷的过程中同时进行超声波处理直到凝固，即可得到一种钎焊用低银无铅钎料合金。
57.实施例5制得的钎料合金其熔点为208.1℃，导电率为7.33ms/m，组织均匀性好，抗蠕变性能佳。
58.本发明一种钎焊用低银无铅钎料合金的熔点低，导电率较好，钎焊性能优良；
sacbn钎料焊点的剪切强度好，省成本的同时，润湿性大幅改善，在长时间时效作用下表现出更好的可靠性和较好的综合力学性能。本发明一种钎焊用低银无铅钎料合金的制备方法简单，操作方便，可用于批量化生产。