一種光伏用錫合金焊料、制備方法及用途
【專利摘要】一種光伏用錫合金焊料、制備方法及用途。本發明屬于光伏焊帶焊接及電子行業軟釬焊料領域。該合金焊料是在Sn系或錫鉛系合金物料中，添加有焊料總重量0.2～10%的鉍，0.1～5%的銻，0.1～3.5%的銀。焊料中還包括焊料總重量0.005～0.2%的P；0.005～0.2%的Ge；0.005～0.2%的Ga；0.005～0.3%的Si；0.005～0.3%的稀土La、Ce或兩者的混合；0.005～0.3%的Ca；0.005～0.3%的Mg；0.005～0.05%的Ni。本焊料性能更優、可靠性更好、使用成本更低的新型光伏用錫焊料，產品具有較好的可焊性、抗氧化性及優越的物理性能，有害雜質的濃度低。
【專利說明】一種光伏用錫合金焊料、制備方法及用途
【技術領域】
[0001]本發明屬于光伏焊帶焊接及電子行業軟釬焊料領域，尤其適用于光伏銅帶、導線及聯接材料熱鍍錫、波峰焊、熱風整平、回流焊、點焊等焊接工藝。
【背景技術】
[0002]目前用于光伏焊帶表面鍍層的材料，通常使用的焊料為傳統的錫鉛焊料，如Sn60PbA、Sn63PbA、Sn62PbAg2等，而未針對光伏行業互聯焊接的銅帶、導線等熱鍍錫、焊接做優化的設計及開發。光伏用的太陽能發電、集熱板等產品使用環境通常處于晝夜溫差較大、干燥或潮濕的環境較為惡劣的條件下使用，這就要求焊帶本身能承受一定的冷熱膨脹的影響，具有較好的韌性和抵抗環境變形、開裂及冷縮的能力。
[0003]進入21世紀，能源與環境問題成為人類首要解決的問題，太陽能光伏發電、集熱裝置，給普通的億萬家庭帶來了環境友好、清潔的能源，這也帶動了光伏行業焊接材料的進一步發展，從單純使用傳統的錫鉛焊料到使用性能更加優越，成本相近或更低的替代焊料，將對光伏產品的可靠性、穩定性及綜合質量提供必要的保障。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種比傳統錫鉛焊料性能更優、可靠性更好、使用成本更低的新型光伏用錫焊料，產品具有較好的可焊性、抗氧化性及優越的物理性能，有害雜質的濃度低。
[0005]實現本發明目的所采取的技術方案是:Sn系或錫鉛系合金物料中，添加有焊料總重量0.2?10%的鉍，0.1?5%的銻，0.1?3.5%的銀。
[0006]該焊料中還包括焊料總重量0.005?0.2%的P ；0.005?0.2%的Ge ；0.005?0.2%的Ga ；0.005?0.3%的Si ；0.005?0.3%的稀土 La、Ce或兩者的混合；0.005?0.3%的Ca ；0.005 ?0.3% 的 Mg ；0.005 ?0.05% 的 Ni。
[0007]該所述光伏用錫合金焊料的制備方法為:預先在真空中頻爐中熔化Sn系或錫鉛系合金物料，再按比例配制入其他物料，在爐中進行脫氣-除雜-攪拌-調質處理，靜置20?40分鐘，再在電磁爐或中頻爐中配制成最終焊料合金。
[0008]在上述的制備方法中，加入配制焊料的所有原料后，應加入總重0.1?2%的活性炭吸附脫雜，攪拌30?40分鐘，再在真空中頻爐中配制，真空脫氣的真空度為-0.1?
0.2MPa，溫度穩定在260?300°C ;在電磁爐或中頻爐中配制完成后用冷卻的鑄模澆鑄成
0.5?5kg不同規格的焊料合金。
[0009]該制備方法制得的合金可通過壓力加工塑性成型為桿、棒、條、絲、粉、膏材料。
[0010]上述光伏用錫合金焊料可用于光伏銅帶材熱浸鍍，波峰焊、點焊及自動焊接及SMT表面印刷的錫膏狀材料。
[0011]本發明所述光伏用焊料用于光伏行業焊接中具有以下優點。
[0012]①與普通的焊料相比，其可焊性更優，用可焊性測試儀或潤濕天平進行測試，其潤濕時間小于0.6秒，在0.4?0.6秒之間；
②熔銅率更低，在光伏銅帶熱鍍錫使用中，其銅升高速度比普通焊料如31160？1^相比，每8小時升高為約為0.001%，使用一周內無須進行除銅；
③使用此焊料進行光伏鍍錫時，進行約1000小時的老化試驗，鍍錫表面不會產生開裂，進行72小時老化及鹽霧試驗，無明顯變色現象；
④使用此焊料的光伏銅帶，其抗拉強度比傳統普通焊料提升10%以上，延伸率比普通焊料高2?5% ；
⑤使用成本更低，產渣率更低，其8小時產生渣率約為0.2%，遠低于普通焊料的2%以上的產渣率。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:在真空中頻爐爐中將錫(31199.90)熔化后，加入元素？(赤磷)，表面加入草木灰或活性炭覆蓋，溫度升高到500?7001，在中頻爐磁場的作用下攪拌30?50分鐘，靜置10?20分鐘，配制出1%的錫磷合金。按照此法，同樣配制出3%的錫鍺及其他中間合金，將需要配制的錫熔化至2601，依次加入？13、81、％等，升溫到280?3201，配制出81:1.0%，2%的錫鉛鉍銻31160？134081%和合金，在熔爐中加入配料總量約0.2%活性碳，0.1%2冗1或0.1%似0！1進行工藝脫氣、脫雜處理，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0014]實施例2:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出31162？從82的錫銀銅合金，加入81:0.8%； 8?: 0.4%，完成后再一次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0015]實施例3:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出31163？從的合金，加入81: 1.5%，813:0.6%，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺,及錫鎵,并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0016]實施例4:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出30110.7的合金，加入81:0.6%，813:0.4%，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0017]實施例5:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出50110.7的合金，加入81:0.6%，813:0.4%，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0018]實施例6:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出80110.7的合金，加入81:0.6%，813:0.4%，完成后再依次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0019]實施例7:如實例1所述配制相應的中間合金，在熔化錫后，配制出00110.5的合金，加入81:0.6%，813:0.4%，完成后再一次加入微量元素中間合金錫磷、錫鍺，及錫鎵，并取出1?21?進行抗氧化渣率實驗，其小時產渣率低于0.2%。
[0020]以上實例的合金再鑄造成條、棒；壓力加工塑性成形為絲或通過霧化的方式形成粉配制成錫膏，均可在光伏行業熔銅帶熱鍍錫、點焊以及波峰焊、噴錫(熱風整平)或回流焊中使用。
【權利要求】
1.一種光伏用錫合金焊料，其特征在于:Sn系或錫鉛系合金物料中，添加有焊料總重量0.2?10%的鉍，0.1?5%的銻，0.1?3.5%的銀。
2.按權利要求1所述的光伏用錫合金焊料，其特征在于:該焊料中還包括焊料總重量0.005 ?0.2% 的 P ；0.005 ?0.2% 的 Ge ；0.005 ?0.2% 的 Ga ；0.005 ?0.3% 的 Si ；0.005 ?0.3% 的稀土 LaXe 或兩者的混合;0.005 ?0.3% 的 Ca ；0.005 ?0.3% 的 Mg ；0.005 ?0.05%的Ni。
3.—種權利要求1所述的光伏用錫合金焊料的制備方法，其特征在于:預先在真空中頻爐中熔化Sn系或錫鉛系合金物料，再按比例配制入其他物料，在爐中進行脫氣-除雜-攪拌-調質處理，靜置20?40分鐘，再在電磁爐或中頻爐中配制成最終焊料合金。
4.按權利要求3所述的光伏用錫合金焊料的制備方法，其特征在于:加入配制焊料的所有原料后，應加入總重0.1?2%的活性炭吸附脫雜，攪拌30?40分鐘，再在真空中頻爐中配制，真空脫氣的真空度為-0.1?0.2MPa，溫度穩定在260?300°C;在電磁爐或中頻爐中配制完成后用冷卻的鑄模燒鑄成0.5?5kg不同規格的焊料合金。
5.按權利要求4所述的光伏用錫合金焊料的制備方法，其特征在于:制得的合金通過壓力加工塑性成型為桿、棒、條、絲、粉、膏材料。
6.一種權利要求1所述的光伏用錫合金焊料在制備用于光伏銅帶材熱浸鍍，波峰焊、點焊及自動焊接及SMT表面印刷的錫膏狀材料的應用。
【文檔編號】B23K35/40GK104400248SQ201410576569
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】古列東, 白海龍, 劉寶權, 張劍林, 呂金梅, 秦俊虎, 趙玲彥, 汪洋, 黃迎紅 申請人:云南錫業錫材有限公司