一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件技术

本发明专利技术提供了一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件。本申请一种自钎复合锡焊球的制备方法，包括：S10：获取原料，将原料截断得到多个丝状的第一中间体；其中，原料包括助焊药芯和锡合金，锡合金包覆于助焊药芯的外表面；S20：用镦球机对第一中间体进行冷镦处理，得到球胚状的第二中间体；其中，第二中间体中，锡合金包覆于助焊药芯的外表面；S30：对第二中间体进行精研处理，得到第三中间体；S40：对第三中间体进行筛选处理，得到自钎复合焊锡球。本申请自钎复合锡焊球生产工序简单，球形度好，较易实现自动化控制，对于高精小尺寸锡球的生产应用具有重要意义。应用具有重要意义。应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件


[0001]本专利技术涉及钎焊领域，具体而言，涉及一种自钎复合焊锡球、制备方法、电子器件。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子器件体积的日益微型化，为了满足电子封装小型化、窄间距化和多针化的市场要求，互连空间尺寸在不断减小，以3D堆叠封装为代表的封装技术应运而生。
[0003]3D堆叠封装主要应用BGA锡球进行空间支撑及焊点互联，但是在高精小尺寸锡球制备过程中，存在成型难、金属液注射难控制、模腔成型有缺陷等问题，以及在BGA锡球使用的过程中，植球环境的要求更复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决上述问题的至少其中之一。
[0005]为此本专利技术的第一目的在于提供一种自钎复合焊锡球的制备方法。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种自钎复合焊锡球。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种电子器件。
[0008]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术提供一种自钎复合锡焊球的制备方法，包括：S10：获取原料，将原料截断得到多个丝状的第一中间体；其中，原料包括助焊药芯和锡合金，锡合金包覆于助焊药芯的外表面；S20：用镦球机对第一中间体进行冷镦处理，得到球胚状的第二中间体；其中，第二中间体中，锡合金包覆于助焊药芯的外表面；S30：对第二中间体进行精研处理，得到第三中间体；S40：对第三中间体进行筛选处理，得到自钎复合焊锡球。
[0009]本专利技术采用的原料中，锡合金包覆助焊药芯，通过精密截丝、冷镦、精研、尺寸筛选，可以得到锡合金包覆助焊药芯的锡焊球，因而具有自钎功能。相关技术中，使用BGA锡球植球钎焊前，需要额外涂布助焊剂，因而涂布效果容易影响植球质量，也容易出现焊点可靠性差、出现氧化物夹杂缺陷、生产效率低等问题。但是本专利技术提供的自钎复合焊锡球包括助焊药芯和锡合金，其中，锡合金包覆于助焊药芯的外表面；助焊药芯具有助焊性能，因而本专利技术自钎复合焊锡球具备自钎焊接性能，降低了使用环境的要求，可以有效避免上述问题。另一方面，本申请自钎复合焊锡球生产工序简单，球形度好，较易实现自动化控制，对于高精小尺寸锡球的生产应用具有重要意义。
[0010]上述任一技术方案中，一种自钎复合焊锡球的制备方法，精密截丝机的切料刃口厚度为：0.1mm
‑
0.3mm。
[0011]本专利技术通过精密截丝机将助焊药芯锡丝原料截段，得到的助焊药芯锡丝段切料口截面均匀，又通过优化精密截丝机的切料刃口厚度，致使截成的第一中间体切料口呈现封闭的形态，对于第二中间体复合锡球胚有效包覆助焊药芯具有重要意义。由于在后续冷镦机冷镦处理过程中，当冷镦机冲头移向凹模时，先将第一中间体压紧，冲头凹模的球窝与第一中间体切料口紧密接触，而后冲头滑块继续前进，第一中间体切料口形状逐渐与凹模形
状一致，冲头不断前进直至冲头弹簧完全压缩，此时第一中间体锡合金被缴成球胚供助焊药芯包覆其中，得到第二中间体。本申请通过控制第一中间体切料口的形态，使冷镦时冲头凹模的球窝与封闭均匀的切料口紧密接触，实现锡合金球胚有效包覆助焊药芯。本申请通过使用精密截丝机并优化切料刃口厚度可以获得助焊药芯包覆完整、球形度较好以及良品率较高的自钎复合焊锡球。
[0012]上述任一技术方案中，一种自钎复合焊锡球的制备方法，第一中间体的长度为1.8mm
‑
8.3mm，丝径为0.08mm
‑
0.12mm。
[0013]本专利技术通过优化第一中间体的长度，来控制第二中间体锡合金球胚的尺寸；通过设置第一中间体的丝径来控制第二中间体助焊药芯的包覆量，实际操作时可根据应用需求设置相应参数，目的在于使自钎复合焊锡球的尺寸和焊接性能更符合在应用时的需求。
[0014]上述任一技术方案中，自钎复合焊锡球的制备方法，精研处理为：采用研球机对所述第二中间体进行研磨；其中，研磨得到的第三中间体的直径为300μm
‑
550μm，真圆度≤10μm。
[0015]本专利技术通过采用研球机对所述第二中间体进行研磨，将第三中间体的真圆度控制在10μm以下，此时第三中间体表面光洁，球形度好，同时表面粗糙程度以及色差等表面质量均呈现较好的状态。通过设置第三中间体的直径，合理控制第二中间体精研成球的损失率，具体的，第二中间体为具有两极和环带的近球状球胚，精研除去其两极和环带，得到尺寸复合需求的第三中间体。
[0016]上述任一技术方案中，一种自钎复合焊锡球的制备方法，经过筛选处理后的自钎复合焊锡球的尺寸偏差≤10μm。
[0017]本专利技术通过筛选去除杂质和尺寸不符合要求的颗粒，确保最终产品的一致性，减少在焊接加工的过程中出现因尺寸偏差或者杂质引入而造成的焊点可靠性差、杂质夹杂等缺陷。
[0018]为实现本专利技术的第二目的，本专利技术提供一种自钎复合焊锡球，上述任一技术方案，均可制备出本申请自钎复合焊锡球。
[0019]本专利技术自钎复合焊锡球具有自钎焊接性能，自身芯部便含有助焊剂，无需额外涂布助焊剂，降低对于植球环境的要求；本申请自钎复合焊锡球生产工序简单，获得的自钎复合焊锡球球形度好、尺寸一致，较易实现自动化控制，对于高精小尺寸锡球的生产应用具有重要意义。
[0020]上述任一技术方案中，助焊药芯的成分包括，溶剂：10质量份
‑
15质量份；成膜剂：70质量份
‑
80质量份；抗氧剂：0.5质量份
‑
1质量份；活性剂：8质量份
‑
9质量份。
[0021]本专利技术通过合理调整助焊药芯中各成分的用量，得到助焊性能、粘度一致性、抗氧性能和活性较好的助焊药芯。使得本申请自钎复合焊锡球具有较好的粘度一致性和稳定性，存储寿命较长，同时其抗坍塌性能和焊接性较好，可以满足电子器件的表面贴装要求。
[0022]上述任一技术方案中，助焊药芯中，溶剂包括二乙二醇二丁醚或二乙二醇
‑2‑
乙基已基醚中的至少一种；成膜剂包括歧化松香、聚合松香或AX
‑
E松香中的至少一种；抗氧剂包括酚类、抗坏血酸及其衍生物中的至少一种；活性剂包括一已二酸、葵二酸、衣康酸或三乙醇胺中的至少一种。
[0023]本专利技术通过优化助焊药芯的组成成分，设置合适的溶剂，调节助焊药芯的粘度；设
置大分子多环化合物松香，起到助焊、成膜作用，在焊接过程中传递热量的同时覆盖成膜，保护焊点和基板，使其具有防腐蚀性和绝缘性；设置抗氧剂，防止焊料氧化；设置活性剂，有效的去除焊粉和被焊表面的氧化物，减低焊接时表面张力，增加焊料与被焊表面的润湿性而提高可焊性。由此，助焊药芯保证了其在使用过程中无需额外涂布助焊剂，回流焊过程中具有除氧、自润湿功能，对于实现自动化电子封装具有重要的意义。
[0024]为实现本专利技术的第三目的，本专利技术提供一种电子器件，采用上述任一技术方案的自钎复合焊锡球均可焊接封装。
[0025]本专利技术的电子器件通过自钎复合焊锡球焊接封装得到，焊接操作简单，工艺流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自钎复合焊锡球的制备方法，其特征在于，包括：S10：获取原料，将所述原料截断得到多个丝状的第一中间体；其中，所述原料包括助焊药芯和锡合金，所述锡合金包覆于所述助焊药芯的外表面；S20：用镦球机对所述第一中间体进行冷镦处理，得到球胚状的第二中间体；其中，所述第二中间体中，所述锡合金包覆于所述助焊药芯的外表面；S30：对所述第二中间体进行精研处理，得到第三中间体；S40：对所述第三中间体进行筛选处理，得到所述自钎复合焊锡球。2.根据权利要求1所述的自钎复合焊锡球的制备方法，其特征在于，在步骤S10中，采用精密截丝机对所述原料进行截断；所述精密截丝机的切料刃口厚度为：0.1mm
‑
0.3mm。3.根据权利要求2所述的自钎复合焊锡球的制备方法，其特征在于，所述第一中间体两端的截断面表面的材料为锡合金。4.根据权利要求1所述的自钎复合焊锡球的制备方法，其特征在于，所述第一中间体的长度为1.8mm
‑
8.3mm，丝径为0.08mm
‑
0.12mm。5.根据权利要求1所述的自钎复合焊锡球的制备方法，其特征在于，所述精研处理为：采用研球机对所述第二中间体进行研磨；其中，研磨得到的所述第三中间体的直径为300μm
‑
550μm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕贤明，李宁波，宋亚南，张雷，李群，赵丹，吴奇隆，励乾民，樊志斌，沙科威，
申请(专利权)人：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：