功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂及制备方法技术

本申请公开了一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂及制备方法，通过本技术本发明专利技术实施例制得的无铅水洗锡膏，锡膏助焊剂活性适中，存储状态良好，活性适中既能保证焊接又能满足焊接过后的可靠性，助焊剂残留满足水洗工艺可完全去除，很大程度上提高了生产效率。无铅水洗工艺不使用三氯乙烯等有机溶剂，锡膏助焊剂中未添加卤素组分，对于环境保护做出了有益的贡献。益的贡献。益的贡献。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂及制备方法


[0001]本申请涉及电子焊接
，具体而言，涉及一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂及制备方法。

技术介绍

[0002]功率半导体器件以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率mosfet，常简写为功率mos)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及功率集成电路(power ic，常简写为pic)为主。这些器件或集成电路能在很高的频率下工作，而电路在高频工作时能更节能、节材，能大幅减少设备体积和重量。尤其是集成度很高的单片片上功率系统(power system on a chip，简写psoc)，它能把传感器件与电路、信号处理电路、接口电路、功率器件和电路等集成在一个硅芯片上，使其具有按照负载要求精密调节输出和按照过热、过压、过流等情况自我进行保护的智能功能。国际专家把它的发展喻为第二次电子学革命。
[0003]目前功率半导体模块，汽车整流模块，电子电力半导体模块的焊接材料主要为锡膏材料，锡膏由助焊剂与合金粉末按照一定比例混合而成，焊接过后其助焊剂残留物仍然具有一定的腐蚀性与吸湿性，对于焊接器件的电气性能可靠性产生严重的隐患，甚至在电流过载情况下造成芯片的损坏，直接影响整个产品的品质与寿命。所以在封装前，大部分产品特别是品质上要求严格的产品都会进行助焊剂的清洗工作。
[0004]传统助焊剂大部分由松香为载体，混合有机酸、触变剂以及表面活性剂等组分组成，其主要载体松香的清洗较为困难，一般需要三氯乙烯、三氯甲烷等溶解能力较强的有机溶剂，这些有机溶剂不仅对某些元器件或者其他构件产生损伤，同时也会对人及环境造成污染伤害。随着全球对环境问题的重视，我们国家对于工业生产中对于环境以及人身的防护方面有了更严格的要求，这类有危害清洗剂的使用在未来会有更多的限制，取而代之的是使用水清洗技术来减少对环境的污染。加之欧盟ROHS法规对于出口到欧盟国家的产品对于铅含量的限制，我们需要一款可以水洗的无铅锡膏助焊剂，其残留物可以用水进行彻底的清洗。
[0005]中国专利技术专利申请CN106514057A公开了“一种水洗助焊膏、焊锡膏及其制备方法”，该水洗助焊膏包括以下重量百分比的组分：1
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(3
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氨基丙基)咪唑松香盐40
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50％、EO
‑
PO
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EO嵌段共聚物15
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30％、聚乙二醇有酸酯13
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25％、卤素活化剂5
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8％、气相二氧化硅0.2
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2％、缓蚀剂0.05
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2％。助焊剂中卤素活化剂提高了助焊剂去氧化能力的同时，存在这对器件的电化学腐蚀和对环境的污染。
[0006]中国专利技术专利申请CN105855749A公开了“一种水洗芯片古井锡膏及其制备方法”，所述固晶锡膏由以下重量百分比的组分组成：松香树脂8％～12％、溶剂40％～50％、活化剂5％～15％、聚乙烯亚胺4％～12％、二聚酸4％～8％和表面活性剂10％～15％。该组分含有松香树脂类产品对于水清洗工艺存在清洗不彻底的隐患。
[0007]因此，现有技术中的焊剂存在如下技术缺陷：
[0008]1、卤素含量过高，不符合ROHS法规，累积的残留回收过程中也存在污染环境的隐
患，卤素在焊接过程中也会释放出有毒物质，影响人类健康；
[0009]2、卤素含量过高，会腐蚀焊点，进而影响产品的电性能；
[0010]3、组分含有松香树脂，不易彻底清洗干净，清洗成本增加且影响封装效果。

技术实现思路

[0011]本申请的主要目的在于提供一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂及制备方法，以解决目前的问题。
[0012]为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：
[0013]本申请第一方面提供一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，由以下重量百分比的成分组成：活性剂8
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12％，助溶剂：5
‑
7％，缓蚀剂：5
‑
10％，稀释剂：15
‑
25％，助焊剂载体：余量。
[0014]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述活性剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：
[0015]丁二酸酰胺、水杨酸酰胺、丁二酸酐或NA酸酐中。
[0016]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述助溶剂为三羟甲基丙烷。
[0017]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述缓蚀剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：
[0018]有机胺酯或三异丙醇胺。
[0019]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述稀释剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：
[0020]γ
‑
丁内酯或四氢糠醇。
[0021]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述助焊剂载体为如下成分中的一种或一种以上复配而成：
[0022]松香胺、环己胺、四羟基乙二胺或十六酸季戊四醇酯。
[0023]本申请第二方面提供一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂的制备方法，包括如下制备步骤：
[0024]将助焊剂投入玻璃反应釜中，在温度达到预设温度值后开启搅拌；
[0025]将稀释剂加入到高分散乳化机中，并分批次添加活性剂，搅拌后得到活性剂与稀释剂的乳化混合物；其中，高分散乳化机的启动速度设定在1000r/min，待机内混合液体平稳后设定速度为6000
‑
8000r/min，控制混合液体温度不超过80℃；
[0026]将缓蚀剂加入玻璃反应釜中进行搅拌，直至混合液体呈透明状态，缓蚀剂混合完成；
[0027]将活性剂与稀释剂的乳化混合物加入玻璃反应釜中，与缓蚀剂和助焊剂进行搅拌，直至混合液呈透明状态，得到所述功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂的预成品；
[0028]将预成品进行冷却、密封冷藏、回温、研磨处理，得到所述功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂。
[0029]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述助焊剂在玻璃反应釜中的预设温度值和搅拌速度分别为：
[0030]预设温度值：110℃；搅拌速度：300
‑
400r/min。
[0031]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述乳化混合物，与缓蚀剂和助焊剂进行搅拌速度为400
‑
500r/min，搅拌至混合液呈透明状态，整体助焊剂混合完成并开启降温，设定降温温度为70℃。
[0032]作为本申请的一种可选实施方案，可选地，预成品进行冷却、密封冷藏、回温、研磨处理，具体为：
[0033]预成品在玻璃反应釜内，降温至设定温度70℃；
[0034]当玻璃反应釜内温度达到70℃后，将预成品导入包装桶内预留排气孔，保持室温冷却3小时，再在20℃循环水浴中冷却3小时；
[0035]冷却时间达到，进行密封，送入冰箱冷藏12小时以上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：活性剂8
‑
12％，助溶剂：5
‑
7％，缓蚀剂：5
‑
10％，稀释剂：15
‑
25％，助焊剂载体：余量。2.如权利要求1所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，所述活性剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：丁二酸酰胺、水杨酸酰胺、丁二酸酐或NA酸酐中。3.如权利要求1所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，所述助溶剂为三羟甲基丙烷。4.如权利要求1所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，所述缓蚀剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：有机胺酯或三异丙醇胺。5.如权利要求1所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，所述稀释剂为如下成分中的一种或一种以上复配而成：γ
‑
丁内酯或四氢糠醇。6.如权利要求1所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂，其特征在于，所述助焊剂载体为如下成分中的一种或一种以上复配而成：松香胺、环己胺、四羟基乙二胺或十六酸季戊四醇酯。7.一种权利要求1
‑
6中任一项所述的功率半导体模块用无铅水洗锡膏助焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：将助焊剂投入玻璃反应釜中，在温度达到预设温度值后开启搅拌；将稀释剂加入到高分散乳化机中，并分批次添加活性剂，搅拌后得到活性剂与稀释...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆振国，
申请(专利权)人：北京达博长城锡焊料有限公司，
类型：发明
国别省市：