CN103071943A - 一种低温复合焊膏及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种低温复合焊膏及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温复合焊膏及其制备方法和使用方法，其中低温复合焊膏包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，其制备方法，步骤如下：使用超声雾化设备制得锡-铋基焊粉，在制得的锡-铋基焊粉中加入金属颗粒，然后同焊剂一起搅拌至颗粒均匀分布，冷却后得到低温复合焊膏。其使用方法，包括如下步骤：首先提供一块模板，模板中设置有模腔，模腔的高度与复合焊膏中金属颗粒粒径一致，将上述模板放置在需要焊接的基座上，在模腔中填入复合焊膏，将电子器件放置在模腔上方，待模腔中的复合焊膏固化后，移除模板，并进行回流焊，完成基座与电子器件之间的焊接，由于金属颗粒的支撑作用，电子器件在焊接过程中保持稳定，从而保证了焊缝的高精度要求。

Description

一种低温复合焊膏及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于电子器件焊接及表面封装材料领域，特别涉及一种焊接精度高、低熔点的低温复合焊膏及其制备方法和使用方法。
背景技术
电子产品中由于使用了大量含铅(Pb)的焊料进行封装，而铅是一种有毒物质，因此对人类健康造成了严重的威胁。随着RoHS指令(关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令)和WEEE指令(关于废旧电子电气设备指令)在欧盟议会获得批准，电子产品在2006年7月1日后将禁止含铅。因此，世界各国目前正在积极开展无铅焊料领域的研究。Sn-Bi基(锡-铋基)焊料由于其熔点较低(138℃)、蠕变特性好，特别适用于芯片等电子器件的低温焊接，但由于焊料加热熔化后存在一定的流动性，导致芯片焊接精度受到影响，不能满足小尺度芯片焊接所需的精度要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能提高芯片焊接精度的无铅低温复合焊膏及其制备方法和使用方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种低温复合焊膏，包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，所述焊剂所占的质量百分比为8～12％，所述金属颗粒所占的质量百分比为1～10％，所述低温焊料基体指锡-铋基无铅焊料，其中锡-铋基无铅焊料基体中铋所占的质量百分比为38～58％，所述的金属颗粒为Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒。
所述的金属颗粒的粒径为0.5～5um。
所述的锡-铋基无铅焊料基体中还包含有锌，锌在锡-铋基无铅焊料基体中所占的质量百分比为3～4％。
上述的低温复合焊膏的制备方法，步骤如下：1)将锡-铋基无铅焊料基体加入熔炼炉中混合加热至300℃±20℃熔化，接着保温30min±10min，使用超声雾化设备制得锡-铋基焊粉，锡-铋基焊粉的粒径为0.05～5um；
2)在制得的锡-铋基焊粉中加入质量百分比为1～10％的金属颗粒，然后同质量百分比为8～12％的焊剂一起搅拌至颗粒均匀分布，得到低温复合焊膏。
上述的低温复合焊膏的使用方法，包括如下步骤：首先提供一块模板，模板中设置有模腔，模腔的高度与复合焊膏中金属颗粒粒径一致，将上述模板放置在需要焊接的基座上，在模腔中填入复合焊膏，将需要焊接的电子器件放置在模腔上方，待模腔中的复合焊膏固化后，移除模板，并进行回流焊，完成基座与电子器件之间的焊接，由于金属颗粒的支撑作用，电子器件在焊接过程中保持稳定，从而保证了焊缝的高精度要求。
本发明的有益效果是：上述的低温复合焊膏，其能提高焊接精度，当基体加热熔化后，颗粒不会熔化仍均匀稳定存在于基体中，此时，金属颗粒相当于支点，可以固定住芯片的位置，使得芯片不会因为焊料基体流动而造成焊接精度变差。
附图说明
图1是本发明的使用方法示意图；
图中：1、模板，2、模腔，3、金属颗粒，4、基座，5、复合焊膏，6、电子器件。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种低温复合焊膏及其制备方法和使用方法作进一步的详细描述。
实施例1
一种低温复合焊膏，包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，所述焊剂所占的质量百分比为8％，所述金属颗粒所占的质量百分比为10％，所述低温焊料基体指锡-铋基无铅焊料，其中锡-铋基无铅焊料基体中铋所占的质量百分比为38％，所述的金属颗粒为Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒。所述的金属颗粒的粒径为0.5um。所述的锡-铋基无铅焊料基体中还包含有锌，锌在锡-铋基无铅焊料基体中所占的质量百分比为3％。
实施例2
一种低温复合焊膏，包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，所述焊剂所占的质量百分比为12％，所述金属颗粒所占的质量百分比为1％，所述低温焊料基体指锡-铋基无铅焊料，其中锡-铋基无铅焊料基体中铋所占的质量百分比为44％，所述的金属颗粒可以为Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒。所述的金属颗粒的粒径为5um。所述的锡-铋基无铅焊料基体中还包含有锌，锌在锡-铋基无铅焊料基体中所占的质量百分比为4％。
实施例3
一种低温复合焊膏，包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，所述焊剂所占的质量百分比为10％，所述金属颗粒所占的质量百分比为5％，所述低温焊料基体指锡-铋基无铅焊料，其中锡-铋基无铅焊料基体中铋所占的质量百分比为41％，所述的金属颗粒可以为Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒。所述的金属颗粒的粒径为2.7um。所述的锡-铋基无铅焊料基体中还包含有锌，锌在锡-铋基无铅焊料基体中所占的质量百分比为3.5％。
上述的低温复合焊膏的制备方法，步骤如下：1)将锡-铋基无铅焊料基体加入熔炼炉中混合加热至300℃±20℃熔化，接着保温30min±10min，使用超声雾化设备制得锡-铋基焊粉，锡-铋基焊粉的粒径为0.05～5um；
2)按配比在制得的锡-铋基焊粉中加入金属颗粒，然后同一定配比焊剂一起搅拌至颗粒均匀分布，得到低温复合焊膏。
如图1所示，上述的低温复合焊膏的使用方法，包括如下步骤：首先提供一块模板1，模板1中设置有模腔2，模腔2的高度与复合焊膏中金属颗粒3的粒径一致，将上述模板1放置在需要焊接的基座4上，在模腔2中填入复合焊膏5，将需要焊接的电子器件6放置在模腔2上方，待模腔2中的复合焊膏5固化后，移除模板1，并进行回流焊，完成基座4与电子器件6之间的焊接，由于金属颗粒的支撑作用，电子器件6在焊接过程中保持稳定，从而保证了焊缝的高精度要求。
其原理是：金属颗粒均匀稳定的分布在焊膏基体中，当基体加热熔化后，金属颗粒不会熔化并仍均匀稳定存在于基体中，此时，金属颗粒相当于支点，可以固定住芯片的位置，使得芯片不会因为基体流动性不均匀造成焊接精度变差。均匀分布在焊料基体中的金属颗粒可以是Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒，在焊接温度下，这些元素极少或者不溶解于焊料基体中，且不与焊料基体发生反应，这些颗粒在焊料基体熔化后仍能保持固相状态，颗粒与在焊料基体中具有良好的润湿性，结合良好，使得颗粒能够均匀稳定存在于基体中，焊接时这些颗粒就作为支点来提高焊接精度。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温复合焊膏，其特征在于：包含低温焊料基体、焊剂和金属颗粒，所述焊剂所占的质量百分比为8～12％，所述金属颗粒所占的质量百分比为1～10％，所述低温焊料基体指锡-铋基无铅焊料，其中锡-铋基无铅焊料基体中铋所占的质量百分比为38～58％，所述的金属颗粒为Ni颗粒、Ag颗粒或者Au颗粒。
2.根据权利要求1所述的低温复合焊膏，其特征在于：所述的金属颗粒的粒径为0.5～5um。
3.根据权利要求1所述的低温复合焊膏，其特征在于：所述的锡-铋基无铅焊料基体中还包含有锌，锌在锡-铋基无铅焊料基体中所占的质量百分比为3～4％。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的低温复合焊膏的制备方法，其特征在于：步骤如下：1)将锡-铋基无铅焊料基体加入熔炼炉中混合加热至300℃±20℃熔化，接着保温30min±10min，使用超声雾化设备制得锡-铋基焊粉，锡-铋基焊粉的粒径为0.05～5um；
2)在制得的锡-铋基焊粉中加入质量百分比为1～10％的金属颗粒，然后同质量百分比为8～12％的焊剂一起搅拌至颗粒均匀分布，得到低温复合焊膏。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的低温复合焊膏的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：首先提供一块模板，模板中设置有模腔，模腔的高度与复合焊膏中金属颗粒粒径一致，将上述模板放置在需要焊接的基座上，在模腔中填入复合焊膏，将需要焊接的电子器件放置在模腔上方，待模腔中的复合焊膏固化后，移除模板，并进行回流焊，完成基座与电子器件之间的焊接，由于金属颗粒的支撑作用，电子器件在焊接过程中保持稳定，从而保证了焊缝的高精度要求。
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