[發(fā)明專利]一種石墨烯改性低溫焊料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010003929.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN111112881B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳欽;徐華僑;張陽(yáng);張義賓;梁少杰;翁若偉;工夢(mèng)奇;陳旭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州優(yōu)諾電子材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K35/362
• 分類號(hào): B23K35/362
• 代理公司: 上海微策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31333
• 代理人: 湯俊明

本發(fā)明涉及低溫焊料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯改性低溫焊料及其制備方法。一種石墨烯改性低溫焊料，按重量百分比計(jì)，至少包括以下組分：0.1?0.5％石墨烯、余量為焊料合金。本發(fā)明提供了一種石墨烯改性低溫焊料，通過鍍銀石墨烯和金粒子負(fù)載石墨烯的復(fù)配，對(duì)焊料的補(bǔ)強(qiáng)取得優(yōu)異的效果，同時(shí)改善了石墨烯在焊料焊接過程中漂浮的問題，使焊料的韌性強(qiáng)度更加優(yōu)異。另外，鍍銀石墨烯采用特定的方法制得，增強(qiáng)其在焊錫料基體中的分散性，提高焊料的拉伸強(qiáng)度和延展性，從而進(jìn)一步提高焊點(diǎn)的跌落韌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫焊料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯改性低溫焊料及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子制造技術(shù)的進(jìn)步促使電子信息系統(tǒng)向著小型化、高密度化、多功能化的方向不斷發(fā)展，系統(tǒng)的集成度、元器件數(shù)和I/O引腳數(shù)不斷提高。為將多種不同功能的芯片或器件集成在一個(gè)系統(tǒng)中，就必須減小封裝工藝溫度對(duì)各種芯片和器件造成的熱影響，特別是對(duì)于熱失配、熱敏感材料、柔性基板、多層化芯片和內(nèi)藏化器件等，必須在盡可能低的溫度條件下完成封裝互連，即低溫封裝。

降低焊接溫度，需要使用低溫焊料(LTS)，常用的低溫焊料為含有Bi的合金，鉍含量一般高于40％，典型的為Sn42Bi58共晶合金或者在共晶點(diǎn)附件的合金組成。含有鉍的合金，由于鉍的特性，韌性不足，錫鉍合金特別脆，相應(yīng)焊點(diǎn)在振動(dòng)跌落性能只有現(xiàn)用高溫合金的1-10％。往往不能滿足實(shí)際性能需求。因此對(duì)低溫焊料進(jìn)行韌性補(bǔ)強(qiáng)是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的需求。

石墨烯是已知強(qiáng)度最高的材料之一，同時(shí)還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達(dá)1.0TPa，固有的拉伸強(qiáng)度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強(qiáng)度，平均模量可大0.25TPa。石墨烯優(yōu)異的理化性質(zhì)，使其在復(fù)合焊料領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。但是由于石墨烯比表面能高，在金屬焊料基體中不易分散，并且與焊料基體的界面結(jié)合性差，因此如何發(fā)揮石墨烯在無(wú)鉛焊料中的增強(qiáng)作用，制備出性能優(yōu)好、綠色環(huán)保的新一代焊料是電子工業(yè)亟待解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種石墨烯改性低溫焊料，按重量百分比計(jì)，至少包括以下組分：0.1-0.5％石墨烯、余量為焊料合金。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述石墨烯包括鍍銀石墨烯。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍銀石墨烯的制備包括純石墨烯的酸化、活化和鍍銀。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述純石墨烯的厚度為0.5-10nm，直徑為0.5-10μm。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述純石墨烯的酸化中，酸化液為濃硫酸、乙醇、檸檬酸的組合，重量比為1：(0.05-0.2)：(0.1-0.5)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述石墨烯還包括金粒子負(fù)載石墨烯。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金粒子負(fù)載石墨烯的粒徑為5-30nm。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍銀石墨烯和金粒子負(fù)載石墨烯的重量比為100：(0.01-0.1)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述焊料合金選自錫鉍系列合金、錫-銅合金、錫-銀-銅合金、錫-鋅合金中的任一種。

本發(fā)明的第二個(gè)方面提供了一種所述石墨烯改性低溫焊料的制備方法，至少包括以下步驟：

(1)將石墨烯投入無(wú)水乙醇中，超聲處理1-2h，轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)，球磨10-50min，取出烘干，即得研磨后的石墨烯；

(2)將研磨后的石墨烯加入熔融的焊料合金中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌10-30min后，冷卻成型，即得。