[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳納米管改性低溫焊料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010003930.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111151909B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 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(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州優(yōu)諾電子材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K35/26
• 分類(lèi)號(hào): B23K35/26;B23K35/36;B23K35/40
• 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，具體涉及一種碳納米管改性低溫焊料及其制備方法。一種碳納米管改性低溫焊料，按重量百分比計(jì)，原料至少包括以下組分：0.05?5％鍍鎳碳納米管，余量為錫鉍系列合金；所述鍍鎳碳納米管的長(zhǎng)度為10?50μm，管徑為20?50nm。本發(fā)明提供了一種碳納米管改性低溫焊料，通過(guò)羥基多壁碳納米管和鍍鎳碳納米管的復(fù)配協(xié)同，改善了碳納米管和合金之間的相容性，產(chǎn)生非常優(yōu)異的效果，可以有效提高焊錫料的韌性和焊接性，起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。另外，改性碳納米管的加入，不僅可以解決羥基多壁碳納米管的上浮問(wèn)題，使焊料的跌落韌性得到提高，而且還可以增強(qiáng)碳納米管在焊料基體中的分散性，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，具體涉及一種碳納米管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(mǎn)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。

碳納米管以其良好的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，正在成為傳統(tǒng)焊料優(yōu)良的增強(qiáng)相。理論計(jì)算表明，碳納米管的力學(xué)性能明顯優(yōu)于其他晶須材料，具有很高的軸向強(qiáng)度和剛度。碳納米管的低密度和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在復(fù)合焊料領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。但是由于碳納米管比表面能高，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)揮碳納米管在無(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(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面提供了一種碳納米管改性低溫焊料，按重量百分比計(jì)，原料至少包括以下組分：0.05-5％鍍鎳碳納米管，余量為錫鉍系列合金；所述鍍鎳碳納米管的長(zhǎng)度為10-50μm，管徑為20-50nm。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述原料還包括羥基多壁碳納米管。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍鎳碳納米管、羥基多壁碳納米管的重量比為1：(0.1-2)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述羥基多壁碳納米管的長(zhǎng)度為10-50μm，管徑為2-20nm。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述羥基多壁碳納米管中羥基的含量為1-6wt％。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述原料還包括改性碳納米管。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鍍鎳碳納米管、改性碳納米管的重量比為1：(0.5-1.5)。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述改性碳納米管的制備方法，包括以下步驟：酸化碳納米管、活化碳納米管、電鍍碳納米管。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述電鍍碳納米管的電鍍液中包括硝酸鈰、硝酸銀和檸檬酸鈉。

本發(fā)明的第二方面提供了一種所述碳納米管改性低溫焊料的制備方法，包括以下步驟：向熔融的錫鉍系列合金中加入其他原料，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌10-30min后，冷卻成型，即得。