專利名稱：高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子封裝領(lǐng)域，涉及一種電子封裝連接材料，即涉及一種高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏。背景知識隨著人類環(huán)保意識的增強，微電子封裝行業(yè)中使用的Sn-Pb焊料合金中Pb的毒性及其對環(huán)境的污染問題日益受到人們的重視。因此，美國和歐盟相繼頒布了 Reid法案和WEEE及ROHS指令，其目的是通過立法來推動電子封裝行業(yè)的無鉛化進程。目前，微電子封裝行業(yè)中常用的無鉛焊料合金大都是以Sn為主要成分，通過添加Ag、Bi、Zn、Cu、In和Ni等元素構(gòu)成的二元、三元甚至多元焊料合金。在這些無鉛焊料合金當中，Sn-Ag-Cu系無鉛焊料合金因其優(yōu)良的綜合力學性能以及較高的可靠性能而被廣泛應 用。但Ag是貴金屬，其在焊料合金中的比例直接影響焊料合金的成本。因此，為了降低焊料合金成本，同時也為了減少粗大Ag3Sn金屬間化合物(易造成焊點過早失效)的形成，低銀的Sn-Ag-Cu系無鉛焊料合金的開發(fā)研究已經(jīng)成為焊料合金發(fā)展的一種趨勢。研究發(fā)現(xiàn)，Ag含量的降低卻使得Sn-Ag-Cu系無鉛焊料合金自身的潤濕性有所降低，現(xiàn)有的無鹵助焊劑的活性已不滿足焊接要求，而用現(xiàn)有的含鹵素助焊劑配制的焊錫膏雖能在一定程度上滿足焊接要求，但是因為鹵素離子的存在不僅會影響產(chǎn)品的可靠性，而且鹵化物對臭氧層還具有極強的破壞作用，所以無鹵素的助焊劑和無鹵素錫膏已經(jīng)成為微電子封裝行業(yè)的一個必然趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的所述的高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛合金焊錫膏是由重量百分比為88. 2%的Sn99AgO. 3CuO. 5NiO. 2錫粉與11. 8%的助焊劑組成。所述的Sn99AgO. 3CuO. 5Ν 0. 2錫粉用超聲霧化方法來制備，錫粉的粒徑為38 45 μ m0所述的助焊劑由以下重量百分比組分組成聚合松香18% 20%、丙烯酸松香18. 5% 20. 5%、丙二酸4% 5. 5%、己二酸5% 6. 5%、咪唑啉磷酸鹽O. 65% O. 8%、改性氫化蓖麻油3. 5% 4%、乙二撐雙硬脂酸酰胺4% 4. 5%、間苯二酚杯芳烴2. 5% 3. 5%、聚氨酯3% 4. 5%、聚酰胺2. 5% 4%、苯并咪唑O. 1% O. 15%、苯并三氮唑O. 05% O. 1%、二乙二醇辛醚15. 5% 21. 2%、四甘醇二甲醚10. 45% 17%。本發(fā)明選用的丙烯酸松香酸值較高，約為200 240，配合活性較高的丙二酸和己二酸，可使錫膏具有較高的活性，且在長時間的儲存及印刷過程中活性也不會減弱，滿足焊接生產(chǎn)要求。采用聚合松香、聚酰胺和聚氨酯的配合使用，能確保錫膏具有合適的粘著力和粘度滿足印刷和貼裝要求。選用己二酸作為助焊劑的活性劑是因為其不僅活性強而且不吸潮，配合苯并咪唑和苯并三氮唑能保證錫膏具有較高的存儲壽命。
與目前微電子封裝行業(yè)所用的含鹵素的錫膏相比，本發(fā)明所提供的錫膏印刷性能好，活性強，潤濕性能好，無錫球，焊后殘留物無腐蝕，儲存壽命長，符合市場及環(huán)保要求。


圖I為本發(fā)明實施例4錫膏的外觀形貌。圖2和圖3為本發(fā)明的實施例4錫膏與比較例錫膏(目前常用的含鹵素Sn99AgO. 3CuO. 5Ν 0. 2錫膏)在180天儲存期內(nèi)粘度穩(wěn)定性的對比曲線圖。圖4和圖5為本發(fā)明的實施例4錫膏與比較例錫膏在180天儲存期內(nèi)Ti值穩(wěn)定性的對比曲線圖。圖6和圖7為本發(fā)明的實施例4錫膏與比較例錫膏焊后殘留物對銅基板腐蝕性的對比圖。圖6和圖7中的A區(qū)域為殘留助焊劑覆蓋區(qū)域，B區(qū)域為銅基板被殘留助焊劑腐蝕的區(qū)域。圖8和圖9為本發(fā)明的實施例4錫膏與比較例錫膏印刷性的對比圖。圖10和圖11為本發(fā)明的實施例4錫膏與比較例錫膏在回流焊過程中錫球產(chǎn)生程度的對比圖。
具體實施例方式實施例I :一種高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏是由重量百分比為88. 2%的Sn99AgO. 3CuO. 5NiO. 2錫粉與11. 8%的助焊劑組成。(I)助焊劑按照表I重量配比配制表I
權(quán)利要求
1.高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏，由Sn99AgO.3CuO. 5Ν 0. 2錫粉和助焊劑組成，其特征在于，所述的助焊劑由以下重量百分比組分組成聚合松香18% 20%、丙烯酸松香18. 5% 20. 5%、丙二酸4% 5. 5%、己二酸5% 6. 5%、咪唑啉磷酸鹽O. 65% O. 8%、改性氫化蓖麻油3. 5% 4%、乙二撐雙硬脂酸酰胺4% 4. 5%、間苯二酚杯芳烴2. 5% 3. 5%、聚氨酯3% 4. 5%、聚酰胺2. 5% 4%、苯并咪唑O. 1% O. 15%、苯并三氮唑O. 05% O. 1%、二乙二醇辛醚15. 5% 21. 2%、四甘醇二甲醚10. 45% 17%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏，其特征在于所述Sn99AgO. 3CuO. 5NiO. 2錫粉和助焊劑的重量比為88. 2:11. 8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高活性環(huán)保低銀Sn-Ag-Cu系無鉛無鹵素錫膏，其主要針對低銀Sn-Ag-Cu系無鉛焊料潤濕性低，當前所使用的含鹵素助焊劑不符合環(huán)保要求等問題而設(shè)計的。本發(fā)明所述的錫膏是由重量百分比為11.8%的助焊劑和88.2%的Sn99Ag0.3Cu0.5Ni0.2錫粉組成，所述的助焊劑由以下組分組成聚合松香、丙烯酸松香、丙二酸、己二酸、咪唑啉磷酸鹽、改性氫化蓖麻油、乙二撐雙硬脂酸酰胺、間苯二酚杯芳烴、聚氨酯、聚酰胺、苯并咪唑、苯并三氮唑、二乙二醇辛醚、四甘醇二甲醚。本發(fā)明所提供錫膏印刷性能好，活性強，潤濕性能好，無錫球，焊后殘留物無腐蝕，儲存壽命長，符合市場及環(huán)保要求。
文檔編號B23K35/362GK102941420SQ20121045918
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者沈駿, 尹恒剛, 趙瑪麗 申請人:重慶大學