一种高温半导体固晶焊锡膏及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高温半导体固晶焊锡膏及其制备方法，所述高温半导体固晶焊锡膏由重量百分比为(9～18)：(82～99)的助焊膏和均匀分布于其中的铅银铟合金粉体组成，所述铅银铟合金粉体为粒径20μm～38μm的PbInAg球形金属合金粉。所述制备方法包括如下步骤：(1)将助焊膏的各组分按照所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后再自然冷却至室温；(2)将步骤(1)得到的组合物在2～8℃条件下冷藏得到助焊膏；(3)将铅银铟合金粉体和助焊膏按照所选比例置于分散机内搅拌均匀，即得。本发明专利技术的焊锡膏具有极低的热膨胀系数，制备简单，对被焊接层的润湿性好，气孔率极低，同时具有优异的焊接强度，可以满足多次回流的需要。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述高温半导体固晶焊锡膏由重量百分比为(9～18)：(82～99)的助焊膏和均匀分布于其中的铅银铟合金粉体组成，所述铅银铟合金粉体为粒径20μm～38μm的PbInAg球形金属合金粉。所述制备方法包括如下步骤：(1)将助焊膏的各组分按照所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后再自然冷却至室温；(2)将步骤(1)得到的组合物在2～8℃条件下冷藏得到助焊膏；(3)将铅银铟合金粉体和助焊膏按照所选比例置于分散机内搅拌均匀，即得。本专利技术的焊锡膏具有极低的热膨胀系数，制备简单，对被焊接层的润湿性好，气孔率极低，同时具有优异的焊接强度，可以满足多次回流的需要。【专利说明】
本专利技术属于半导体功率器件封装装用的焊接材料
，更具体是涉及一种高 温半导体固晶焊锡膏及其制备方法。
技术介绍
目前，焊锡膏现广泛应用于高精密电子元件中，高温工作的半导体功率器件、 LED封装、高密度集成电路封装以及一些精密集成电路的组装，需要采用第二次甚至第 三次回流焊接工艺都是采用高含铅量的锡膏进行焊接，主要包括92. 5Pb/5Sn/2. 5Ag、 95. 5Pb/2Sn/2. 5Ag、Snl0/Pb88/Ag2、Sn5/Pb95、Sn5/Pb85/Sbl0 等合金。 例如，CN102785039A(【公开日】为2012年11月21日）公开了一种焊锡膏，它由以 下质量百分含量的原料组成100% :焊锡粉87%?91 %，助焊剂9%?13% ;其中，二元锡 基合金粉为锡铅合金粉、锡银合金粉或锡铋合金粉，所述的助焊剂由以下质量百分含量的 原料组成100% :松香25%?55% ;触变剂3%?15% ;活性剂3%?15% ;其制备方法包 括下述步骤：先将松香、溶剂和触变剂加入同一容器中，加热升温到130°C?150°C，并搅拌 至完全熔化；将上述体系降温到ll〇°C?130°C，然后加入活性剂，并搅拌至完全熔化，冷却 即得助焊剂；按比例称取焊锡粉并倒入真空搅拌机中，充氮气低速搅拌5?7分钟；按比例 称取助焊剂，倒入上述真空搅拌机中，低速搅拌5?7分钟，再充氮气中速搅拌30?40分 钟，使锡粉与助焊剂充分混合均匀，再抽真空中速搅拌5?7分钟，最后获得焊锡膏。 虽然上述现有技术公开了一些焊锡膏，但这些合金组成的焊锡膏仍存在一定的缺 陷，如热膨胀系数高，对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差，焊接强度低，空洞率高，制备麻烦等 问题。另外，现有的焊锡膏也不适用于陶瓷对陶瓷和陶瓷对金属的焊接。 因此，对于焊锡膏存在进一步的需求，这也是该
内的研究热点和重点之 一，更是本专利技术得以完成的动力和出发点所在。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的热膨胀系数高、对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差、焊接 强度低、空洞率高的技术问题，本专利技术人在进行了大量的深入研究之后，从而完成了本发 明。 本专利技术涉及两个方面，具体而言，涉及。 第一方面，本专利技术涉及一种高温半导体固晶焊锡膏，由助焊膏和均匀分布于其中 的铅银铟合金粉体组成；按重量百分比计，铅银铟合金粉体：82%?91%，助焊膏：9%? 18% ； 所述铅银铟合金粉体为PblnAg球形金属合金粉，所述PblnAg球形金属合金粉的 组分含量以重量百分比计为Pb : In : Ag = 92.5% : 5% : 2. 5%，误差彡0.5%为标 准；所述PblnAg球形金属合金粉的球形率> 95% ;所述PblnAg球形金属合金粉的粒径为 20 μ m ~ 38 μ m ； 所述助焊膏按重量百分比计由以下组分组成：树脂30 %?40%，有机酸4%? 7%，触变剂4%?5%，有机胺1 %?2%，表面活性剂3%?4%，抗氧剂1 %?2%，偶联剂 1 %?3%，有机溶剂余量。 优选的，所述铅银铟合金粉体和所述助焊膏的重量百分比为87% :13%，所述 PblnAg球形金属合金粉的粒径为29 μ m。 优选的，所述的树脂为聚合松香树脂、氢化松香树脂、石油改性树脂、丙烯酸树脂 中的至少一种。 优选的，所述的有机酸为丙二酸、丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水 杨酸中的至少一种。 优选的，所述的触变剂为氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酰胺、聚酰胺树脂、脂肪酸酰胺 蜡中的至少一种。 优选的，所述的有机胺为甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇 胺、芳香胺中的至少一种。 优选的，所述的表面活性剂为2-己基癸酸季戊四醇酯、癸基十四酸、松香醇醚表 面活性剂、丙三醇中的至少一种。 优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧 剂1076、抗氧剂T501中的至少一种。 优选的，所述的偶联剂为有机硅烷偶联剂KH-550、有机硅烷偶联剂KH-560、有机 硅烷偶联剂KH-570、钛酸酯偶联剂中的至少一种。 优选的，所述的有机溶剂为二乙二醇辛醚、二乙二醇己醚、2-乙基-1，3-己二醇、 三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚中的至少一种。 第二方面，本专利技术涉及一种上述高温半导体固晶焊锡膏的制备方法，包括如下步 骤： (1)将所述助焊膏的各组分按照所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后再自然 冷却至室温； (2)将步骤⑴得到的组合物在2?8°C条件下冷藏得到助焊膏； (3)将所述铅银铟合金粉体和步骤⑵得到的助焊膏按照所选比例置于分散机内 搅拌均匀，分装，在2?8°C环境下保存。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术的技术构思是将超细的铅银铟 合金粉体加入助焊膏中，调和成均匀的半导体固晶的焊锡膏，制备过程简单。本专利技术所提供 半导体固晶的焊锡膏，具有极低的热膨胀系数，储存性能优良，对被焊接层的润湿性好，气 孔率极低，同时具有优异的焊接强度，可以满足多次回流的需要，而且更能极大改善陶瓷对 陶瓷、陶瓷对金属的焊接，尤其适用于半导体功率器件、LED封装、高密度集成电路封装以及 一些精密集成电路的组装等领域。本专利技术提供的半导体固晶的焊锡膏，在使用时可采用常 规的焊接方法和工艺进行焊接。目前，市场上还没有满足以上要求的产品，本专利技术可以填补 这方面技术空白。 【专利附图】【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1是回流焊工艺的温度曲线图，其中A?B预热区，B?C升温区，C?D回流 区，D?E冷却区。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术 的保护范围。 实施例1 本实施例涉及一种高温半导体固晶焊锡膏的制备，包括如下步骤： 步骤（1)，助焊膏的配制 按重量百分比称取以下组分：聚合松香树脂35%、丙二酸6%、氢化蓖麻油4. 5%、 甲胺1.5%、2-己基癸酸季戊四醇酯3.5%、抗氧剂^11'1.5%、有机硅烷偶联剂1(!1-5502%、 余量的二乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温半导体固晶焊锡膏，其特征在于，由助焊膏和均匀分布于其中的铅银铟合金粉体组成，按重量百分比计，铅银铟合金粉体：82％～91％，助焊膏：9％～18％；所述铅银铟合金粉体为PbInAg球形金属合金粉，所述PbInAg球形金属合金粉的组分以重量百分比含量计为Pb﹕In﹕Ag＝92.5％﹕5％﹕2.5％，误差≤0.5％为标准；所述PbInAg球形金属合金粉的球形率≥95％；所述PbInAg球形金属合金粉的粒径为20μm～38μm；所述助焊膏按重量百分比计由以下组分组成：树脂30％～40％，有机酸4％～7％，触变剂4％～5％，有机胺1％～2％，表面活性剂3％～4％，抗氧剂1％～2％，偶联剂1％～3％，有机溶剂余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：芮俊峰，董勤正，符实，
申请(专利权)人：上海嘉浩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31