[發明專利]一種金錫共晶焊膏及其制備方法

有效

• 申請號: 202010315307.6
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111390423B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 陳衛民;楊青松
• 申請（專利權）人: 廣州先藝電子科技有限公司
• 主分類號: B23K35/02
• 分類號: B23K35/02;B23K35/26;B23K35/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳嘉毅

本發明公開了一種金錫共晶焊膏，包含微米金錫共晶粉料和助焊膏，微米金錫共晶粉料和助焊膏的重量比為84～94：6～16；助焊膏包含成膜劑、溶劑、觸變劑和助焊劑，成膜劑、溶劑、觸變劑和助焊劑的重量比為12～35：30～50：5～8：6～14；成膜劑包含聚氨酯改性環氧樹脂和改性松香，聚氨酯改性環氧樹脂和改性松香的重量比為30：10～1；微米金錫共晶粉料的顆粒為直徑范圍為4.5～55μm的球體。本發明還公開了一種金錫共晶焊膏的制備方法，包括：制備微米金錫共晶粉料；稱取微米金錫共晶粉料及助焊膏；將微米金錫共晶粉料與助焊膏攪拌混合均勻。本發明保證了金錫共晶焊料在高回流溫度下的焊接質量及可靠性，能適應印刷及焊接工藝的性能要求，并提高了金錫共晶焊膏生產效率。

技術領域

本發明涉及焊料技術領域，具體涉及一種金錫共晶焊膏及其制備方法。

背景技術

隨著微電子封裝技術的進步，元器件朝著小型化、高性能和高可靠性發展。金錫共晶焊料具有潤濕性好、釬焊性能優良、接頭強度高、抗熱疲勞性好、熱導率高、對鍍金焊盤溶蝕性小等特點，廣泛應用于航空航天、軍工電子、以及醫療器械等高可靠性領域。

金錫共晶焊料(其標準質量比為Au：Sn＝80：20)處于共晶點位置，熔點為280℃，焊接溫度只需300℃～310℃。可作為多層焊接的第一層焊料使用，而且與Au-Si、Au-Ge相比共熔溫度更低，因而在釬焊領域應用十分廣泛。但是常見的形態主要為焊片、焊環、焊絲以及預成型片，這些方式在材料成份、利用率等方面難以精確控制，不能完全滿足電子封裝現領域發展的需要。而焊膏是電子封裝工藝中的最理想材料，具有工藝簡單、加工適用性強、材料利用率高等優點。目前，高可靠電子與光電子封裝領域已經提出了對金錫焊膏的迫切需求，但將金錫焊料制備成金錫共晶焊膏具有以下技術難點或缺陷：一是金錫焊料顆粒粗大且不均勻，大大影響了金錫共晶焊膏的印刷工藝性能和焊接工藝性能；二是因為對應金錫共晶焊膏的回流焊工藝溫度相對較高，比傳統無鉛焊膏高出七十多度，超出了傳統焊膏助劑體系的工藝溫度，所以在無氣氛保護的條件下容易造成焊點出現發黃或焦化現象；三是傳統金錫共晶焊膏中的金錫共晶粉容易出現熔融不均勻現象；四是傳統金錫共晶焊膏容易塌陷，從而影響焊接質量。

另外中國專利文獻CN101367158A中公開了一種二元無鉛焊膏,該專利文獻中并沒有金錫粉料或球形金錫共晶顆粒制作焊膏，該焊膏的組成以質量百分計為：微米無鉛焊膏90～

99.9％、納米粉末0.1～10％其中微米無鉛焊膏是Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb無鉛焊膏中的一種，納米粉末是普通無鉛焊料Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb的納米粉末中的一種，或是金屬Fe、Cu、Bi、Cr、Al的納米粉末中的一種，或是SiC、SiN、BN、Al2O3的納米粉末中的一種，納米粉末尺寸≤100nm。由于現有工藝難以批量制作均勻的金錫焊料球，加之現有的焊膏助焊劑無法適應金錫共晶焊膏的焊接溫度。因此該專利文獻中二元無鉛焊膏也僅是通常的低溫焊膏，即便公開了微米無鉛焊膏和納米粉末，但是并不能用于金錫共晶焊膏的制備，尤其是球形微米金錫焊料的金錫共晶焊膏的制備。同時，該專利文獻中加入納米粉末是為了降低回流焊溫度和彌散強化的作用。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的問題，本發明提出一種金錫共晶焊膏及其制備方法，從而保證金錫共晶焊料在高回流溫度下的焊接質量及可靠性，避免高溫回流焊在無氣氛保護的過程中出現焊點黃化或焦化現象，金錫共晶焊料能快速熔融且融化后具有良好流動性從而適應了高溫印刷及焊接工藝的性能要求，其制備方法提高了金錫共晶焊膏生產效率。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

本發明的技術方案：一方面，提供一種金錫共晶焊膏，該金錫共晶焊膏包含微米金錫共晶粉料和助焊膏，所述微米金錫共晶粉料和助焊膏的重量比為84～94：6～16；