[發(fā)明專利]一種高潤濕性低銀亞共晶釬料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710190862.9
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN107116318A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭迎慶;王艷芹
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: B23K35/40
• 分類號: B23K35/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高潤濕性低銀亞共晶釬料的制備方法，屬于釬料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當(dāng)代電子封裝中，釬焊焊點(diǎn)是電子器件中不可或缺的重要組成部分，這是由于電子產(chǎn)品中的焊點(diǎn)除了承擔(dān)機(jī)械互聯(lián)，還要提供電氣連接，并且要起到熱連接的作用。釬焊焊點(diǎn)不僅為印刷板和電子元器件之間提供了機(jī)械支撐，也為各種被連接的器件提供了電連接。在不考慮性能差異地情況下，制約無鉛釬料在市場上推廣的兩大主要因素是釬料的熔點(diǎn)和釬料的成本，而無鉛釬料熔點(diǎn)較高則是最大的障礙，因?yàn)橛纱藥淼纳a(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代所花費(fèi)的代價(jià)更大。在目前研究的無鉛釬料系中，Sn-Ag-Cu無鉛釬料被認(rèn)為是Sn-Pb含鉛釬料的最佳替代者。

電子封裝用先進(jìn)連接材料在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造中具有至關(guān)重要的作用。隨著電子封裝技術(shù)的迅猛發(fā)展與無鉛化進(jìn)程的加快，電子產(chǎn)品在制造過程中使用的釬焊材料也隨之更新?lián)Q代。對于無鉛釬料，無論是在工藝性能上還是在材料本身性能上都必須要滿足熔點(diǎn)、擴(kuò)展率、潤濕力以及力學(xué)性能等一系列要求，而且在工藝上要與目前的自動(dòng)釬焊設(shè)備相匹配。由于低銀亞共晶Sn-Ag-Cu釬料具有巨大的成本優(yōu)勢，成為了電子封裝產(chǎn)業(yè)中研究的熱點(diǎn)；然而低銀亞共晶Sn-Ag-Cu釬料然后具有先天的一些缺點(diǎn)，其熔點(diǎn)過高、潤濕不佳，這是因?yàn)锳g含量的降低會(huì)使Sn-Ag-Cu系無鉛釬料的成分偏離共晶點(diǎn)，釬料的熔點(diǎn)升高，熔化溫度區(qū)間也會(huì)加大，影響了釬料在基板上的填隙、流動(dòng)及浸潤，導(dǎo)致了在釬焊過程中容易形成微小的孔洞，影響材料性能的緣故，所以制備一種低熔點(diǎn)高潤濕性能的無鉛焊料很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有無鉛釬料的在基板上的填隙、流動(dòng)及浸潤性能較差，導(dǎo)致了在釬焊過程中容易形成微小的孔洞，影響材料性能的問題，提供了一種通過制備六鈦酸鉀晶須，對其表面鍍銀處理后，摻雜至合金釬料內(nèi)部，提高摻雜相容性，形成致密度較高的亞共晶釬料，有效改善材料的潤滑性能的方法，本發(fā)明通過二氧化鈦與碳酸鉀混合球磨并煅燒，收集煅燒物后，經(jīng)葡萄糖作為還原劑，在煅燒物表面進(jìn)行鍍銀處理，通過收集鍍銀材料，與錫、銅等物質(zhì)混合球磨并熔融煅燒制備高潤濕性低銀亞共晶釬料，本發(fā)明制備的低銀亞共晶釬料的熔化溫度顯著降低，同時(shí)其表面潤濕性能有效改善，具有廣闊的使用前景。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

(1)按質(zhì)量比1:3，將二氧化鈦與碳酸鉀混合并置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，待球磨完成后，過200目篩并收集混合球磨粉末，將混合球磨粉末置于坩堝中，在120～150℃下預(yù)熱25～30min，隨后按10℃/min升溫至1100～1200℃，保溫煅燒2～3h后，靜置冷卻至室溫，收集得煅燒物；

(2)按質(zhì)量比1:10，將煅燒物與去離子水混合，加熱煮沸3～5h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾并收集濾餅，在95～100℃下干燥6～8h，制備得改性晶須，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份去離子水、1～2份葡萄糖、1～2份聚乙烯吡咯烷酮和3～5份上述制備的改性晶須置于燒杯中，攪拌混合并置于200～300W下超聲分散10～15min，收集得分散液；

(3)選取50mL上述制備的分散液置于三口燒瓶中，在氮?dú)鈿夥障录訜嶂?5～80℃，保溫25～30min后，對三口燒瓶中滴加銀氨溶液，控制滴加量為分散液質(zhì)量的10％，待滴加完成后，保溫?cái)嚢?～2h，過濾并收集濾餅，用去離子水洗滌3～5次后，在75～80℃下干燥6～8h，制備得鍍銀晶須；所述的銀氨溶液制備方法為將10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％硝酸銀溶液置于燒杯中，邊振蕩邊逐滴滴入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％氨水至燒杯中，待滴加至最初產(chǎn)生的的沉淀剛好溶解時(shí)，即為銀氨溶液；

(4)按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份錫、25～30份銅、20～25份銀和10～15份上述制備的鍍銀晶須置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h后，過200目篩收集得釬料基體粉末，隨后將釬料基體粉末置于坩堝中，在氮?dú)鈿夥障拢?50～500℃管式氣氛爐下保溫熔融1～2h，隨后靜置冷卻至室溫即可制備得一種高潤濕性低銀亞共晶釬料。

本發(fā)明制備的高潤濕性低銀亞共晶釬料潤濕時(shí)間為0.75～0.78s，3s潤濕力可達(dá)0.85～0.92mN，擴(kuò)展率為75～78％，同時(shí)焊接后焊接處光亮圓滑，無任何氣孔與裂紋，焊縫完美。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

(1)本發(fā)明制備的高潤濕性低銀亞共晶釬料具有優(yōu)異的潤滑性能，焊縫無氣孔與龜裂細(xì)紋；