一种碳纳米管改性低温焊料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及低温焊料技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性低温焊料及其制备方法。一种碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05‑5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10‑50μm，管径为20‑50nm。本发明专利技术提供了一种碳纳米管改性低温焊料，通过羟基多壁碳纳米管和镀镍碳纳米管的复配协同，改善了碳纳米管和合金之间的相容性，产生非常优异的效果，可以有效提高焊锡料的韧性和焊接性，起到补强的作用。另外，改性碳纳米管的加入，不仅可以解决羟基多壁碳纳米管的上浮问题，使焊料的跌落韧性得到提高，而且还可以增强碳纳米管在焊料基体中的分散性，进一步提高焊点的跌落韧性。

A low temperature solder modified by carbon nanotubes and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管改性低温焊料及其制备方法
本专利技术涉及低温焊料
，具体涉及一种碳纳米管改性低温焊料及其制备方法。
技术介绍
现代电子制造技术的进步促使电子信息系统向着小型化、高密度化、多功能化的方向不断发展，系统的集成度、元器件数和I/O引脚数不断提高。为将多种不同功能的芯片或器件集成在一个系统中，就必须减小封装工艺温度对各种芯片和器件造成的热影响，特别是对于热失配、热敏感材料、柔性基板、多层化芯片和内藏化器件等，必须在尽可能低的温度条件下完成封装互连，即低温封装。降低焊接温度，需要使用低温焊料(LTS)，常用的低温焊料为含有Bi的合金，铋含量一般高于40％，典型的为Sn42Bi58共晶合金或者在共晶点附件的合金组成。含有铋的合金，由于铋的特性，韧性不足，锡铋合金特别脆，相应焊点在振动跌落性能只有现用高温合金的1-10％。往往不能满足实际性能需求。因此对低温焊料进行韧性补强是一个现实的需求。碳纳米管以其良好的力学、电学和热学性质，正在成为传统焊料优良的增强相。理论计算表明，碳纳米管的力学性能明显优于其他晶须材料，具有很高的轴向强度和刚度。碳纳米管的低密度和良好的结构稳定性，使其在复合焊料领域具有诱人的应用前景。但是由于碳纳米管比表面能高，在金属焊料基体中不易分散，并且与焊料基体的界面结合性差，因此如何发挥碳纳米管在无铅焊料中的增强作用，制备出性能优好、绿色环保的新一代焊料是电子工业亟待解决的重要问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05-5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10-50μm，管径为20-50nm。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述原料还包括羟基多壁碳纳米管。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述镀镍碳纳米管、羟基多壁碳纳米管的重量比为1：(0.1-2)。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述羟基多壁碳纳米管的长度为10-50μm，管径为2-20nm。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述羟基多壁碳纳米管中羟基的含量为1-6wt％。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述原料还包括改性碳纳米管。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述镀镍碳纳米管、改性碳纳米管的重量比为1：(0.5-1.5)。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：酸化碳纳米管、活化碳纳米管、电镀碳纳米管。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述电镀碳纳米管的电镀液中包括硝酸铈、硝酸银和柠檬酸钠。本专利技术的第二方面提供了一种所述碳纳米管改性低温焊料的制备方法，包括以下步骤：向熔融的锡铋系列合金中加入其他原料，在氮气保护下搅拌10-30min后，冷却成型，即得。有益效果：本专利技术提供了一种碳纳米管改性低温焊料，通过羟基多壁碳纳米管和镀镍碳纳米管的复配协同，改善了碳纳米管和合金之间的相容性，产生非常优异的效果，可以有效提高焊锡料的韧性和焊接性，起到补强的作用。另外，改性碳纳米管的加入，不仅可以解决羟基多壁碳纳米管的上浮问题，使焊料的跌落韧性得到提高，而且还可以增强碳纳米管在焊料基体中的分散性，进一步提高焊点的跌落韧性。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本专利技术不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。此外，本专利技术要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05-5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金。作为优选，所述碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料包括以下组分：3％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金。镀镍碳纳米管本专利技术中，所述镀镍碳纳米管的长度为10-50μm，管径为20-50nm。作为优选，所述镀镍碳纳米的镍含量为40-80％。作为更优选，所述镀镍碳纳米管的长度为10-30μm，管径为20-30nm，镍含量为60％。所述镀镍碳纳米管的来源，没有特别的限制，可提及但不限于北京德科岛金科技有限公司，型号CNT805。锡铋系列合金本专利技术中，所述锡铋系列合金，可以列举的有Sn42Bi58、Sn64.5Bi35Cu0.5、Sn64.6Bi35Ag0.4。作为优选，所述锡铋系列合金为Sn42Bi58。所述Sn42Bi58的来源，没有特别的限制，可提及南宫市铸宇合金材料有限公司。羟基多壁碳纳米管本专利技术中，所述原料还包括羟基多壁碳纳米管。作为优选，所述镀镍碳纳米管、羟基多壁碳纳米管的重量比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05-5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10-50μm，管径为20-50nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05-5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10-50μm，管径为20-50nm。


2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，所述原料还包括羟基多壁碳纳米管。


3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，所述镀镍碳纳米管、羟基多壁碳纳米管的重量比为1：(0.1-2)。


4.根据权利要求2所述的一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，所述羟基多壁碳纳米管的长度为10-50μm，管径为2-20nm。


5.根据权利要求2所述的一种碳纳米管改性低温焊料，其特征在于，所述羟基多壁碳纳米管中羟基的含量为1-6wt％。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钦，徐华侨，张阳，张义宾，梁少杰，翁若伟，工梦奇，陈旭，
申请(专利权)人：苏州优诺电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32