一种金锡共晶焊膏及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金锡共晶焊膏，包含微米金锡共晶粉料和助焊膏，微米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：6～16；助焊膏包含成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂，成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂的重量比为12～35：30～50：5～8：6～14；成膜剂包含聚氨酯改性环氧树脂和改性松香，聚氨酯改性环氧树脂和改性松香的重量比为30：10～1；微米金锡共晶粉料的颗粒为直径范围为4.5～55μm的球体。本发明专利技术还公开了一种金锡共晶焊膏的制备方法，包括：制备微米金锡共晶粉料；称取微米金锡共晶粉料及助焊膏；将微米金锡共晶粉料与助焊膏搅拌混合均匀。本发明专利技术保证了金锡共晶焊料在高回流温度下的焊接质量及可靠性，能适应印刷及焊接工艺的性能要求，并提高了金锡共晶焊膏生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种金锡共晶焊膏及其制备方法
本专利技术涉及焊料
，具体涉及一种金锡共晶焊膏及其制备方法。
技术介绍
随着微电子封装技术的进步，元器件朝着小型化、高性能和高可靠性发展。金锡共晶焊料具有润湿性好、钎焊性能优良、接头强度高、抗热疲劳性好、热导率高、对镀金焊盘溶蚀性小等特点，广泛应用于航空航天、军工电子、以及医疗器械等高可靠性领域。金锡共晶焊料(其标准质量比为Au：Sn＝80：20)处于共晶点位置，熔点为280℃，焊接温度只需300℃～310℃。可作为多层焊接的第一层焊料使用，而且与Au-Si、Au-Ge相比共熔温度更低，因而在钎焊领域应用十分广泛。但是常见的形态主要为焊片、焊环、焊丝以及预成型片，这些方式在材料成份、利用率等方面难以精确控制，不能完全满足电子封装现领域发展的需要。而焊膏是电子封装工艺中的最理想材料，具有工艺简单、加工适用性强、材料利用率高等优点。目前，高可靠电子与光电子封装领域已经提出了对金锡焊膏的迫切需求，但将金锡焊料制备成金锡共晶焊膏具有以下技术难点或缺陷：一是金锡焊料颗粒粗大且不均匀，大大影响了金锡共晶焊膏的印刷工艺性能和焊接工艺性能；二是因为对应金锡共晶焊膏的回流焊工艺温度相对较高，比传统无铅焊膏高出七十多度，超出了传统焊膏助剂体系的工艺温度，所以在无气氛保护的条件下容易造成焊点出现发黄或焦化现象；三是传统金锡共晶焊膏中的金锡共晶粉容易出现熔融不均匀现象；四是传统金锡共晶焊膏容易塌陷，从而影响焊接质量。另外中国专利文献CN101367158A中公开了一种二元无铅焊膏,该专利文献中并没有金锡粉料或球形金锡共晶颗粒制作焊膏，该焊膏的组成以质量百分计为：微米无铅焊膏90～99.9％、纳米粉末0.1～10％其中微米无铅焊膏是Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb无铅焊膏中的一种，纳米粉末是普通无铅焊料Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Co-Cu、Sn-Cu、Sn-In、Sn-Sb的纳米粉末中的一种，或是金属Fe、Cu、Bi、Cr、Al的纳米粉末中的一种，或是SiC、SiN、BN、Al2O3的纳米粉末中的一种，纳米粉末尺寸≤100nm。由于现有工艺难以批量制作均匀的金锡焊料球，加之现有的焊膏助焊剂无法适应金锡共晶焊膏的焊接温度。因此该专利文献中二元无铅焊膏也仅是通常的低温焊膏，即便公开了微米无铅焊膏和纳米粉末，但是并不能用于金锡共晶焊膏的制备，尤其是球形微米金锡焊料的金锡共晶焊膏的制备。同时，该专利文献中加入纳米粉末是为了降低回流焊温度和弥散强化的作用。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出一种金锡共晶焊膏及其制备方法，从而保证金锡共晶焊料在高回流温度下的焊接质量及可靠性，避免高温回流焊在无气氛保护的过程中出现焊点黄化或焦化现象，金锡共晶焊料能快速熔融且融化后具有良好流动性从而适应了高温印刷及焊接工艺的性能要求，其制备方法提高了金锡共晶焊膏生产效率。本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：本专利技术的技术方案：一方面，提供一种金锡共晶焊膏，该金锡共晶焊膏包含微米金锡共晶粉料和助焊膏，所述微米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：6～16；所述助焊膏包含成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂，所述成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂的重量比为12～35：30～50：5～8：6～14；所述成膜剂包含聚氨酯改性环氧树脂和改性松香，所述聚氨酯改性环氧树脂和改性松香的重量比为30：10～1；所述微米金锡共晶粉料的颗粒为直径范围为4.5～55μm的球体。进一步地，该金锡共晶焊膏还包含纳米金锡共晶粉料，所述微米金锡共晶粉料、纳米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：1～3：6～16；所述纳米金锡共晶粉料的粒径范围为4～500nm。进一步地，所述溶剂为辛醚、二乙二醇辛醚、二辛醚、乙二醇单异辛醚中的一种或多种混合。进一步地，所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种混合。进一步地，所述改性松香为聚合松香或氢化松香。另一方面，提供一种金锡共晶焊膏的制备方法，该方法包括：制备微米金锡共晶粉料，其步骤包括S11-S14：S11，选取一镀膜衬底，于所述镀膜衬底镀上金锡共晶镀膜，S12，用激光依照成型粉料球体直径范围4.5～55μm的要求将所述金锡共晶镀膜分割为若干尺寸均一的金锡共晶块，S13，将金锡共晶块从镀膜衬底上剥离，S14，将S13获得的金锡共晶块用等离子雾化处理形成颗粒球体直径范围为4.5～55μm的微米金锡共晶粉料；制备助焊膏，其步骤包括S21-S25：S21，按重量比为12～35：30～50：5～8：6～14对应地称取：成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂，其中，成膜剂包含重量比为30：10～1的聚氨酯改性环氧树脂和改性松香，S22，将按重量比称取的成膜剂及溶剂置入反应釜中，在反应温度为120～130℃的条件下将成膜剂和溶剂搅拌均匀，S23，控制反应釜的温度为75～100℃，将按重量比称取的触变剂及助焊剂置入反应釜，S24，将反应釜温度升至120～130℃，将触变剂、助焊剂及混合的成膜剂和溶剂混合物搅拌，直至形成分散均匀的混合物，S25，将获得的混合物冷却至室温，获得助焊膏；按重量比为84～94：6～16对应称取通过上述步骤制备的微米金锡共晶粉料及助焊膏；将称得的微米金锡共晶粉料与助焊膏搅拌混合均匀，得到颗粒均匀的金锡共晶焊膏。进一步地，于称取粉料与助焊膏的过程中，还按微米金锡共晶粉料、纳米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：1～3：6～16的比例加入粒径范围为4～500nm的纳米金锡共晶粉料；于粉料与助焊膏混合并搅拌的过程中，将称得的纳米金锡共晶粉料与微米金锡共晶粉料及助焊膏搅拌混合均匀，得到颗粒均匀的金锡共晶焊膏。进一步地，于制备微米金锡共晶粉料的过程中，还包括：S15，微米金锡共晶粉料通过空气动力筛分仪筛分出指定粒径范围的微米金锡共晶粉料。进一步地，于粉料与助焊膏搅拌混合的过程中，通过真空搅拌脱泡机进行搅拌，搅拌时间≥15mins。进一步地，于S11中，于所述镀膜衬底镀上厚度为5～15μm的金锡共晶镀膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术一种金锡共晶焊膏，在高回流温度下能保证焊接质量及可靠性，能适应印刷及高温焊接工艺的性能要求；球径尺寸均一的微米金锡共晶粉料优化了印刷工艺性能和焊接工艺性能，具有流动性好、焊接工艺简单的优点；本专利技术的助焊膏能适应较高回流工艺温度，可使金锡共晶焊膏在无保护气氛的条件下焊接而不出现焊点黄化或焦化现象；颗粒均匀的金锡共晶焊膏可印刷或定量给料，具有工艺适应性强的特点。本专利技术一种金锡共晶焊膏的制备方法，具有工艺简单且灵活度高、适于大批量生产且生产效率高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金锡共晶焊膏，其特征在于，该金锡共晶焊膏包含微米金锡共晶粉料和助焊膏，所述微米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：6～16；/n所述助焊膏包含成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂，所述成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂的重量比为12～35：30～50：5～8：6～14；/n所述成膜剂包含聚氨酯改性环氧树脂和改性松香，所述聚氨酯改性环氧树脂和改性松香的重量比为30：10～1；/n所述微米金锡共晶粉料的颗粒为直径范围为4.5～55μm的球体。/n

【技术特征摘要】
1.一种金锡共晶焊膏，其特征在于，该金锡共晶焊膏包含微米金锡共晶粉料和助焊膏，所述微米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：6～16；
所述助焊膏包含成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂，所述成膜剂、溶剂、触变剂和助焊剂的重量比为12～35：30～50：5～8：6～14；
所述成膜剂包含聚氨酯改性环氧树脂和改性松香，所述聚氨酯改性环氧树脂和改性松香的重量比为30：10～1；
所述微米金锡共晶粉料的颗粒为直径范围为4.5～55μm的球体。


2.根据权利要求1所述的金锡共晶焊膏，其特征在于，该金锡共晶焊膏还包含纳米金锡共晶粉料，所述微米金锡共晶粉料、纳米金锡共晶粉料和助焊膏的重量比为84～94：1～3：6～16；所述纳米金锡共晶粉料的粒径范围为4～500nm。


3.根据权利要求1所述的金锡共晶焊膏，其特征在于，所述溶剂为辛醚、二乙二醇辛醚、二辛醚、乙二醇单异辛醚中的一种或多种混合。


4.根据权利要求1所述的金锡共晶焊膏，其特征在于，所述触变剂为氢化蓖麻油、聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种混合。


5.根据权利要求1所述的金锡共晶焊膏，其特征在于，所述改性松香为聚合松香或氢化松香。


6.一种金锡共晶焊膏的制备方法，其特征在于，该方法包括：
制备微米金锡共晶粉料，其步骤包括S11-S14：
S11，选取一镀膜衬底，于所述镀膜衬底镀上金锡共晶镀膜，
S12，用激光依照成型粉料球体直径范围4.5～55μm的要求将所述金锡共晶镀膜分割为若干尺寸均一的金锡共晶块，
S13，将金锡共晶块从镀膜衬底上剥离，
S14，将S13获得的金锡共晶块用等离子雾化处理形成颗粒球体直径范围为4.5～55μm的微米金锡共晶粉料；
制备助焊膏，其步骤包括S21-S25：
S...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫民，杨青松，
申请(专利权)人：广州先艺电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44