[發(fā)明專利]一種復(fù)合無鉛錫膏的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810918244.6 | 申請日： | 2018-08-13 |
| 公開（公告）號： | CN108927609B | 公開（公告）日： | 2020-08-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊海峰;吳建雄;吳建新 | 申請（專利權(quán)）人： | 深圳市億鋮達(dá)工業(yè)有限公司;東莞市億鋮達(dá)焊錫制造有限公司;億鋮達(dá)焊錫制造（昆山）有限公司 |
| 主分類號： | B23K35/02 | 分類號： | B23K35/02;B23K35/26;B23K35/36;B23K103/12 |
| 代理公司： | 深圳市添源知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44451 | 代理人： | 黎健任 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市寶安區(qū)*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 復(fù)合 無鉛錫膏 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供一種復(fù)合無鉛錫膏的制備方法。該方法使用錫粉、Cu粉、碳納米管通過超聲振動的方式混合并與助焊膏混合而成。該錫膏在回流過程中，錫粉與基板反應(yīng)的同時也與錫膏中的Cu粉發(fā)生反應(yīng)，在焊點凝固過程中，Cu6Sn5在碳納米管的細(xì)化作用下，彌散分布在焊點中。以該錫膏制備的焊點，具有IMC層厚度小、剪切強度高的特點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種復(fù)合無鉛錫膏的制備方法，用于在苛刻服役環(huán)境工作的電子器件封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
無鉛化以來，Sn-Ag-Cu、Sn-Cu合金成為錫膏的主要合金。為了降低生產(chǎn)成本，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一直努力降低Sn-Ag-Cu合金中的Ag含量。目前，Sn-0.3Ag-0.7Cu、Sn-0.5Ag-0.7Cu、Sn-1.0Ag-0.5Cu和Sn-0.7Cu已成為工業(yè)界的主流低銀釬料。與Sn-3.0Ag-0.5Cu合金相比，低銀釬料的強度和可靠性有明顯下降，其原因在于隨著Ag含量的降低，Ag3Sn的彌散強化效果降低，其對位錯運動的阻礙作用也大幅度降低。
例如CN104416296A公開了一種增強焊料互聯(lián)焊點抗電遷移性能的方法，在進(jìn)行焊接時使用添加具有金屬鎳鍍層的碳納米管的無鉛焊膏。所述無鉛錫膏為96.5wt.％Sn和3.5wt.％Ag或者96.5wt.％Sn、3.0wt.％Ag和0.5wt.％Cu，向無鉛焊膏中按無鉛焊膏質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～1％的鍍鎳碳納米管并攪拌均勻，得到混合焊膏。焊點的強度和可靠性略有不足。
CN106363315A公開了一種鍍錫碳納米材料增強復(fù)合焊料合金及其焊膏，所述鍍錫碳納米材料增強復(fù)合焊料合金包含的組分及其重量份數(shù)為：錫基焊料84-95份，碳納米材料0.01-0.2份；所述鍍錫碳納米材料增強復(fù)合焊膏還包括助焊劑5-15份。焊點的強度和可靠性略有不足。
本發(fā)明中，焊點強化作用來自于錫膏中的Cu顆粒在封裝過程中與Sn反應(yīng)，生成Cu6Sn5，凝固過程中，Cu6Sn5最先析出。由于碳納米管的異質(zhì)形核作用，Cu6Sn5呈現(xiàn)彌散分布狀態(tài)，通過彌散強化作用強化焊點。與其它方法相比，該方法成本低廉、利用碳納米管細(xì)化了金屬間化合物進(jìn)而強化了焊點。
發(fā)明內(nèi)容
針對此問題，本發(fā)明提出一種復(fù)合無鉛錫膏的制備方法，該方法在控制成本的同時，增加焊點中第二相的數(shù)量并以此提高焊點的強度和可靠性。
第二相強化一直以來都是合金常用的一種強化方式。對于Sn-Ag-Cu和Sn-Cu合金而言，Ag和Cu元素分別在合金中形成Ag3Sn和Cu6Sn5，起到釘扎位錯和晶界運動的作用。然而，Ag元素價格太高，低銀錫膏已經(jīng)成為主流。Cu元素價格雖然較低，但合金中Cu元素含量較高時，其潤濕性能明顯下降，導(dǎo)致回流過程中出現(xiàn)虛焊等缺陷，影響成品良率。因此Cu含量一般控制在0.7％以下，使用收到明顯限制。本發(fā)明提出一種新的錫膏制備方法，通過在回流過程中增加釬料合金中的Cu含量的方法，并利用碳納米管對Cu6Sn5的細(xì)化作用，實現(xiàn)制備高強度焊點的目的，同時該方法對錫膏的潤濕性能影響非常小且成本低廉。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種復(fù)合無鉛錫膏的制備方法，包括：(1)錫膏由助焊膏、錫粉、Cu粉和碳納米管組成；其中，Cu粉與碳納米管的質(zhì)量比為100：(2～8)，Cu粉與錫粉的質(zhì)量比為100：(0.5～9)，助焊膏在焊膏中占比為20％。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，助焊膏為典型松香基助焊膏，其主要成分為；45％氫化松香、45％丙二醇甲醚、2％二苯胍HBr、5％改性氫化蓖麻油、1％丙二酸、2％二溴丁烯二醇。
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