CN104625466B - 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料 - Google Patents

一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料 Download PDF

Info

Publication number
CN104625466B
CN104625466B CN201510030741.9A CN201510030741A CN104625466B CN 104625466 B CN104625466 B CN 104625466B CN 201510030741 A CN201510030741 A CN 201510030741A CN 104625466 B CN104625466 B CN 104625466B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solder
tin
copper
powder
weld
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510030741.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104625466A (zh
Inventor
杨明
李明雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN201510030741.9A priority Critical patent/CN104625466B/zh
Publication of CN104625466A publication Critical patent/CN104625466A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104625466B publication Critical patent/CN104625466B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262Sn as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362Selection of compositions of fluxes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding

Abstract

本发明提供了一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,它是由锡基焊料粉、铜颗粒粉以及助焊膏组成。其中,锡基焊料粉与铜颗粒粉的重量比例在5:2至2:3之间,剩余助焊膏的重量比为4%‑20%,优选锡基焊料粉的粒径尺寸为5μm‑60μm,铜颗粒粉为0.1μm‑10μm。该复合焊料利用锡基焊料低熔点、锡‑铜良好润湿反应特性,可以在低温无压条件下短时间内形成高熔点金属间化合物(IMC)互连焊点,适用于服役过程中产生高温或者在高温条件下服役的电子器件引线互连。本发明工艺简单,成本低廉,实用性强,解决了目前芯片封装材料成本高,焊接时间长,焊接温度高的问题。

Description

一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复 合焊料
技术领域
本发明属无铅焊料合金及电子封装互连技术领域,特别涉及一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料及其制备方法。
背景技术
目前,电子工业的发展对微电子系统提出了多功能化,高性能化、高密度化的要求,互连焊点在持续微小化的同时耐热问题也日益突出。对于一些大功率的器件(如大功率LED、功率SiC芯片、汽车电子器件等),当其工作时内部的芯片级互连焊点需要承受200-300℃以上的高温,超过了绝大多数的无铅焊料的熔点(210-220℃左右)。根据软钎焊互连方式的要求,焊点服役温度必须要低于焊料熔点,也就是说,要想提高焊点的服役温度必须选用熔点更高的焊料,就需要提高焊接温度,然而过高的焊接温度又会造成元器件的高温损伤和界面冶金层的过度消耗。此外,对于目前可用的高铅焊料和金锡合金焊料等高熔点焊料来说,前者对人体和环境有严重的危害,其淘汰已是大势所趋,而后者价格成本又太高。因此开发出成本低廉且环保的低温连接可高温应用的焊接材料已成为产业界和学术界共同关注的热点问题。
目前,国内外关于低温连接可高温应用焊接材料的开发应用主要集中于两个方面:利用纳米技术制备纳米金属浆料进行低温烧结和利用瞬间液相扩散焊(TLP)技术制备全金属间化合物(IMC)互连焊点。第一种方案是根据纳米颗粒的热力学性质,当金属颗粒直径下降到纳米级别时,表面活性提高,纳米尺寸下的金属颗粒可以在低于其块体金属熔点的温度下实现固相烧结,而烧结后的接头又具有块体金属的熔点。此技术属于颗粒之间的固相连接,焊点强度、导电导热性能都较差,为了提升焊接强度,需在焊接过程中施加一定的压力(一般数兆帕至数十兆帕不等)和较长的保温时间(一般30分钟至1小时),但是压力的施加不仅会影响自动化的实施而且还会危害芯片的安全。此外,该种材料制备工艺复杂,成本高,不适用于大规模生产。
第二个是利用瞬间液相扩散焊(TLP)连接技术,在正常软钎焊温度下使焊料层(通常是锡基焊料)与焊盘材料(通常是铜焊盘)充分反应,完全转变为高熔点的金属间化合物(IMC)。对于Cu-Sn化合物来说,其熔点(415℃以上)要远高于锡基焊料合金(220℃左右),因此所获得的接头可以承受更高的服役温度,以此实现低温连接高温服役的目的。与纳米金属低温烧结技术相比,这种方法简单可行,材料成本低,不但具有较高的熔点,而且还具有优秀的电迁移和热迁移抗性,是高温稳定性非常好的焊点。但是目前TLP工艺最大的问题就是全IMC焊点形成速度太慢,锡基焊料层只有在2μm以下的尺寸才能在正常的软钎焊工艺范围内 (260-280℃,几分钟)完全转变为化合物。对于目前绝大多数的芯片级焊点,其高度仍在几十至几百微米的尺度范围,Li等人[Acta Materialia 59 (2011)1198–1211]指出对于夹层厚度为25μm的Cu/Sn/Cu结构,需要在 300℃的温度下反应1小时才能完全转变为高熔点IMC焊点结构,这样的反应效率很难应用于实际生产。
发明内容
为解决现有技术的不足,发明人结合纳米金属浆料低温烧结和利用瞬间液相扩散焊(TLP)冶金两种方案的优势,将锡基焊料与Cu以微小颗粒的形式在恰当的比例下均匀混合,发明了一种锡基焊料/铜微颗粒复合焊料,该复合焊料利用锡基焊料低熔点、锡/铜良好润湿反应特性,短时间内两者可以充分熔合、高效率的发生冶金反应,以此实现低温无压条件下快速形成高熔点IMC焊点的目的,该复合焊料制备工艺简单,成本低廉,所获得的焊点不但具有较高的熔点还具有较好的高温可靠性
现有技术CN1931509A和CN101148006A分别公开了一种铜粉增强的锡基复合焊料及其制备方法,虽然这两项专利中提到了向锡基焊料中加入铜粉,但是由于铜粉添加量较少(重量比小于5%),也未对添加Cu 颗粒的尺寸有过多要求,这两个专利焊料所制备的互连焊点中高熔点物质过少,焊接完成后整个互连焊点不能通过高熔点物质实现互连,因此所获得的焊点不能满足高温应用。
然而,本发明在大量的实验基础上,向锡基焊料粉中添加合适量的铜颗粒粉末,并对所添加铜粉的粒径有较高的要求,因此本发明所提出的焊料可以实现短时间内形成高温焊点的目的。
以上所述优异特点的复合焊料通过以下技术方案实现:
一种可以在低温下快速形成高熔点焊点的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,是由锡基焊料粉、铜微颗粒粉以及助焊膏所组成,其中,锡基焊料粉与铜颗粒粉的重量比例在5:2-2:3之间,助焊膏为复合焊料总重量的 4%-20%。优选的,所述复合焊料中锡基焊料粉与铜颗粒粉的重量比例为 4:2-1:1之间,助焊膏为复合焊料总重量的8%-12%。
如果锡基焊料粉与铜颗粒粉的重量比例超过5:2,则所形成焊点内高熔点物质过少,互连焊点不能通过高熔点物质连接,因此所获焊点高温下可靠性过差;如果锡基焊料粉与铜颗粒粉的重量比例小于2:3,则焊点中起到连接成形作用的低熔点锡基焊料过少,造成焊点成形不良,互连焊点连接强度差。
复合焊料中锡基焊料粉为熔化范围在110℃-250℃之间的锡基焊料合金粉,其中锡含量超过42wt%,均可得到本发明相应特点的复合焊料。
特别是,所述锡基焊料粉优选为SnAgCuNi焊料合金粉,其中,Sn 含量0wt%-100wt%,Ag含量0wt%-5wt%,Cu含量0wt%-3wt%,Ni含量 0wt%-1wt%,其中,Sn、Ag、Cu、Ni的百分比之和为100%,均可得到本发明相应特点的复合焊料。其中,特别优选SnAgCuNi中的锡含量超过 90wt%。
本发明中wt%指的是重量含量百分比。
所述复合焊料中锡基焊料粉尺寸优选为5μm-60μm,特别优选5μ m-45μm;铜颗粒粉尺寸优选为0.1-10μm,特别优选0.5-5μm。
如果锡基焊料粉尺寸小于5μm或铜颗粒小于0.1μm,则焊点成形不良,互连焊点连接强度较差;如果锡基焊料粉末尺寸超过60μm或铜颗粒尺寸超过10μm,则互连焊点微观组织不均匀,出现很多锡基焊料和铜的富集区,互连焊点不能通过高熔点物质连接在一起,高温可靠性差。
所述复合焊料中的助焊膏为松香基助焊膏,可通过市售途径获得。
本发明进一步提供前述复合焊料膏的制备方法,该方法包括:
将助焊膏在20-40℃下的容器中均匀搅拌30分钟,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,继续搅拌30分钟至2小时,使上述两种颗粒粉末均匀悬浮分布于焊剂载体中,形成稳定的膏状流体。
将锡基焊料粉与铜颗粒粉加入进助焊膏中的速度均优选为10g/min- 50g/min。
本发明技术方案相对于现有技术CN1931509A和CN101148006A分别公开了一种铜粉增强的锡基复合焊料及其制备方法,虽然这两项专利中提到了向锡基焊料中加入铜粉,但是由于铜粉添加量较少(重量比小于 5%),也未对添加Cu颗粒的尺寸有过多要求,这两个专利焊料所制备的焊点中高熔点物质过少,整个焊点不能通过高熔点物质实现互连,因此所获得的焊点不能满足高温应用。本发明在大量的实验基础上,向锡基焊料中添加大量的铜颗粒粉末,并对所添加Cu粉的粒径有较高的要求,因此本发明所提出的焊料可以实现短时间内形成高温焊点的目的。
本发明与现有技术对比的有益效果是:
1.本发明以传统的锡基焊料粉以及铜颗粒粉为原料,原料通用性强,制备工艺简单,相比目芯片封装中使用的导电银胶,纳米银浆,本发明适应性强的同时成本低廉;
2.本发明的锡基焊料/铜颗粒复合焊料使用工艺简单,可以在低温条件下快速实现互连,并且焊接过程中不需要施加压力,可以在略高于锡基焊料熔点的温度(250℃左右)下短时间(2-3分钟)内形成高熔点 (415℃以上)焊点,适合于大规模生产。相比于目前使用的纳米银浆烧结,导电银胶粘接以及TLP连接(30分钟至1小时),焊接时间大大缩短;
3.本发明所形成焊点的高温机械可靠性优良,所形成的焊点结构为多晶型网格状焊点,与传统焊料所形成的焊点相比,该复合焊料所形成的焊点内晶粒小而均匀,可以有效地避免由于个别焊点晶粒取向不利的原因导致的焊点的提前失效。
附图说明
图1是实施例一中所形成焊点界面处SEM微观组织图;
图2是实施例一中焊点内Cu6Sn5化合物的EBSD晶体取向图。
图3是实施例二中所形成焊点界面处SEM微观组织图;
图4是实施例二中焊点内Cu6Sn5化合物的EBSD晶体取向图。
图5是实施例三中所形成焊点界面处SEM微观组织图;
图6是实施例三中焊点内Cu6Sn5化合物的EBSD晶体取向图。
图7是实施例四中所形成焊点界面处SEM微观组织图;
图8是实施例四中焊点内Cu6Sn5化合物的EBSD晶体取向图。
图9是对比例一中所形成焊点界面处SEM微观组织图。
图10是对比例二中所形成焊点界面处SEM微观组织图。
具体实施方式
下面结合具体事例对本发明作进一步详细说明,但是本发明的内容不局限于实施例。
实施例一:
本实施例的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,由市售5号Sn3.0Ag0.5Cu (即Sn96.5wt%:Ag3.0wt%:Cu0.5wt%)的锡基焊料粉(尺寸15μm-25 μm),铜微颗粒粉(尺寸1μm-2.5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR135松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 56%
铜颗粒粉 34%
助焊膏 10%
首先将市售松香型助焊膏在30r(转)/min(分钟)的转速下机械搅拌30min(分钟),然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为10g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型锡基焊料/铜颗粒复合焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料膏涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/ 复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟。图1 是实施例一中所形成焊点SEM微观组织图,其中灰色部分1是Cu6Sn5化合物,黑色部分2是空洞,白色部分3是锡基焊料;图2为上述焊点中 Cu6Sn5的EBSD晶体取向图,表明Cu6Sn5的化合物在焊点中的分布情况,可以看出焊点中Cu6Sn5化合物呈现出多晶型网格状结构,且整个焊点被网格状Cu6Sn5化合物连接在一起。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达 70%。
实施例二:
本实施例的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,由市售6号Sn3.0Ag0.5Cu (即Sn96.5wt%:Ag3.0wt%:Cu0.5wt%)的锡基焊料粉(5-15μm),铜颗粒粉(1-2.5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR138松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基钎料粉 54%
铜颗粒粉 36%
助焊膏 10%
首先将市售松香型助焊膏在30r(转)/min(分钟)的转速下机械搅拌30min(分钟),然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为10g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型锡基焊料/铜颗粒复合焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。图3 是实施例二中所形成焊点SEM微观组织图,其中灰色部分4是Cu6Sn5化合物,黑色部分5是空洞,白色部分6是Sn;图4为上述焊点中Cu6Sn5的EBSD晶体取向图,表明Cu6Sn5的化合物在焊点中的分布情况,可以看出焊点中Cu6Sn5化合物呈现出多晶型网格状结构,且整个焊点被网格状Cu6Sn5化合物连接在一起。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达72%。
实施例三:
本实施例的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn0.7Cu(即 Sn99.3wt%:Cu0.7wt%)焊料粉(20-38μm),铜颗粒粉(1-2.5μm),助焊膏 (“YIKST”牌JM01松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 50%
铜颗粒粉 38%
助焊膏 12%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 30g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。图5 是实施例三中所形成焊点SEM微观组织图,其中灰色部分7是Cu6Sn5化合物,黑色部分8是空洞,白色部分9是锡基焊料;图6为上述焊点中 Cu6Sn5的EBSD晶体取向图,表明Cu6Sn5的化合物在焊点中的分布情况,可以看出焊点中Cu6Sn5化合物呈现出多晶型网格状结构。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达73%。
实施例四:
本实施例的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,由市售3号Sn0.5Ag0.7Cu (即Sn98.8wt%:Ag0.5wt%:Cu0.7wt%)的锡基焊料粉(25-45μm),铜颗粒粉(2.5-5μm),助焊膏(“YIKST”牌JM02松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 60%
铜颗粒粉 32%
松香型助焊膏 8%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 40g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。图7 是实施例四中所形成焊点SEM微观组织图,其中灰色部分10是Cu6Sn5化合物,黑色部分11是空洞,白色部分12是锡基焊料;图8为上述焊点中Cu6Sn5的EBSD晶体取向图,表明Cu6Sn5的化合物在焊点中的分布情况,可以看出焊点中Cu6Sn5化合物呈现出多晶型网格状结构。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达68%。
实施例五:
本实施例的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn1.0Ag0.5Cu (即Sn98.5wt%:Ag1.0wt%:Cu0.5wt%)的锡基焊料粉(20-38μm),铜颗粒粉(2.5-5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR32松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 52%
铜颗粒粉 32%
松香型助焊膏 16%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 40g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达73%。
实施例六:
本实施例的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn0.7Cu0.05Ni (即Sn99.25wt%:Cu0.7wt%:Ni0.05wt%)的锡基焊料粉末(20-38μm),铜颗粒粉(2.5-5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR38松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉末 60%
铜颗粒粉末 34%
松香型助焊膏 6%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 40g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达68%。
实施例七:
本实施例的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn0.3Ag0.7Cu (即Sn99wt%:Ag0.3wt%:Cu0.7wt%)的锡基焊料粉末(20-38μm),铜颗粒粉(1-2.5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR135松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉末 63%
铜颗粒粉末 27%
松香型助焊膏 10%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 40g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达58%。
实施例八:
本实施例的锡基钎料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn0.3Ag0.7Cu (即Sn99wt%:Ag0.3wt%:Cu0.7wt%)的锡基焊料粉末(20-38μm),铜颗粒粉(1-2.5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR135松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 43%
铜颗粒粉 47%
松香型助焊膏 10%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 40g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。表一所示为高熔点IMC在焊点中所占的比例,反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例高达76%。
对比例一:
本对比例的锡基焊料/铜颗粒复合焊料膏,由市售4号Sn3.0Ag0.5Cu 的(即Sn96.5wt%:Ag3.0wt%:Cu0.5wt%)锡基焊料粉(20-38μm),助焊膏(“YIKST”牌CR138松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 89%
助焊膏 11%
首先将松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉缓慢的加入进助焊膏中,添加速度30g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。图9 是对比中所形成焊点SEM微观组织图,其中13是Cu6Sn5化合物,14是 Sn。表1所示为Cu6Sn5化合物在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点内主要成分还是锡基钎料,Cu6Sn5转化率很小。
对比例二:
本实施例的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,由市售4号Sn0.5Ag0.7Cu (即Sn98.8wt%:Ag0.5wt%:Cu0.7wt%)的锡基焊料粉(20-38μm),铜颗粒粉(1-2.5μm),助焊膏(“YIKST”牌CR138松香型助焊膏)组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基焊料粉 72%
铜颗粒粉 20%
助焊膏 8%
首先将市售松香型助焊膏在30r/min的转速下机械搅拌30min,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为 30g/min,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型焊料膏。
将锡基焊料/铜颗粒复合焊料涂敷在电镀裸铜焊盘上,形成铜焊盘/复合焊料膏/铜焊盘的三明治结构,置于在250℃热板上加热3分钟后。图10是实施例四中所形成焊点SEM微观组织图,其中灰色部分15是CuSn 化合物,白色部分16是Sn。表一所示为高熔点IIMC在焊点中所占的比例,可以看出反应3分钟后,焊点中高熔点IMC的比例30%左右,且焊点并没有被高熔点IMC连接在一起。
表一,前述各实施例对比结果如下:
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料,其特征在于,
由5-15μm的Sn3.0Ag0.5Cu的锡基焊料粉,1-2.5μm的铜颗粒粉,“YIKST”牌CR138松香型助焊膏组成,总质量为50g,其组成部分以质量分数计为:
锡基钎料粉 54%
铜颗粒粉 36%
助焊膏 10%
首先将市售松香型助焊膏在30转/分钟的转速下机械搅拌30分钟,然后将锡基焊料粉与铜颗粒粉同时缓慢的加入进助焊膏中,添加速度为10g/分钟,继续搅拌1小时得到混合均匀的混合型锡基焊料/铜颗粒复合焊料膏。
CN201510030741.9A 2015-01-21 2015-01-21 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料 Active CN104625466B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510030741.9A CN104625466B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510030741.9A CN104625466B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104625466A CN104625466A (zh) 2015-05-20
CN104625466B true CN104625466B (zh) 2017-11-24

Family

ID=53204948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510030741.9A Active CN104625466B (zh) 2015-01-21 2015-01-21 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104625466B (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105033496B (zh) * 2015-07-03 2018-01-09 北京康普锡威科技有限公司 一种高强高导复合型无铅高温焊料及其制备方法
CN106001980A (zh) * 2016-06-15 2016-10-12 中国科学院电工研究所 一种电力电子模块封装用高温无铅焊片及其制备方法
CN106271177B (zh) * 2016-09-23 2018-10-26 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种互连钎料及其互连成形方法
CN108526751B (zh) * 2018-04-26 2019-06-18 深圳市先进连接科技有限公司 一种可用于无压烧结的微纳米混合焊膏及其制备方法
CN108927609B (zh) * 2018-08-13 2020-08-07 深圳市亿铖达工业有限公司 一种复合无铅锡膏的制备方法
CN108941818A (zh) * 2018-09-25 2018-12-07 北京工业大学 低温快速制备Cu6Sn5金属间化合物一维线性焊点的方法
US11581239B2 (en) 2019-01-18 2023-02-14 Indium Corporation Lead-free solder paste as thermal interface material
CN109759742B (zh) * 2019-03-13 2024-03-26 重庆理工大学 一种无钎焊剂用的焊料及焊接方法
CN110153589B (zh) * 2019-06-17 2021-05-11 常熟理工学院 一种铟基钎料及其制备方法
CN113275787B (zh) * 2020-01-31 2023-05-30 铟泰公司 作为热界面材料的无铅焊料膏
CN111482734B (zh) * 2020-04-21 2021-06-22 浙江力强科技有限公司 铜镍银钎焊浆料及其制备方法
CN111408866B (zh) * 2020-05-22 2021-07-23 北京科技大学顺德研究生院 一种锡-镍复合焊料片及其制备和使用方法
CN112122804B (zh) * 2020-09-23 2021-06-11 厦门大学 一种功率芯片封装用耐高温接头的低温快速无压制造方法
CN112372174A (zh) * 2020-09-24 2021-02-19 南昌航空大学 耐高温服役的复合钎料、焊膏及其焊接方法与电子基板
CN114043122B (zh) * 2021-11-02 2023-02-24 哈尔滨工业大学(深圳) 一种含有Cu@Sn核壳双金属粉高温钎料及其制备方法和应用
CN115008060A (zh) * 2022-05-31 2022-09-06 深圳市兴鸿泰锡业有限公司 一种功率芯片封装用锡基复合材料预成型焊片及其制备方法
CN115213514B (zh) * 2022-07-29 2024-03-22 大连理工大学 一种铜核金属间化合物焊点及制备方法
CN117300433A (zh) * 2023-09-28 2023-12-29 汕尾市栢林电子封装材料有限公司 一种可控焊缝厚度的焊片及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570166A (zh) * 2004-05-09 2005-01-26 邓和升 无铅焊料合金及其制备方法
CN1931509A (zh) * 2006-10-13 2007-03-21 华南理工大学 一种铜粉增强的锡锌复合钎料及其制备方法
CN104148822A (zh) * 2014-07-28 2014-11-19 北京卫星制造厂 一种低温钎焊材料

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09326554A (ja) * 1996-06-06 1997-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品接合用電極のはんだ合金及びはんだ付け方法
KR100265097B1 (ko) * 1997-08-08 2000-09-01 구마모토 마사히로 아크 용접용 플럭스 충전 와이어
JP3782743B2 (ja) * 2002-02-26 2006-06-07 Tdk株式会社 ハンダ用組成物、ハンダ付け方法および電子部品
JP4493658B2 (ja) * 2005-05-25 2010-06-30 千住金属工業株式会社 鉛フリーソルダペースト
CN100488702C (zh) * 2006-09-08 2009-05-20 北京有色金属研究总院 一种原位合金化型无铅焊料及其制备方法
CN101362238A (zh) * 2007-08-10 2009-02-11 北京康普锡威焊料有限公司 高温焊料的低温使用方法
CN101362261A (zh) * 2007-08-10 2009-02-11 北京康普锡威焊料有限公司 用于电子元器件的低温无铅焊接材料
CN101148006A (zh) * 2007-10-06 2008-03-26 南昌大学 原位生长化合物复合增强锡锌基无铅钎料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1570166A (zh) * 2004-05-09 2005-01-26 邓和升 无铅焊料合金及其制备方法
CN1931509A (zh) * 2006-10-13 2007-03-21 华南理工大学 一种铜粉增强的锡锌复合钎料及其制备方法
CN104148822A (zh) * 2014-07-28 2014-11-19 北京卫星制造厂 一种低温钎焊材料

Also Published As

Publication number Publication date
CN104625466A (zh) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104625466B (zh) 一种可以在低温下快速形成高温焊点的锡基焊料/铜颗粒复合焊料
JP7145855B2 (ja) マイクロ/ナノ粒子強化型複合はんだ及びその調製方法
CN1820889B (zh) 无铅焊料分层结构
TWI650426B (zh) 用於電子互連的先進焊料合金及焊接方法
CN104759725B (zh) 一种使用微纳米级金属颗粒填充Sn基焊料实现电子组件高温封装的方法
TWI587964B (zh) 無鉛、無銻焊接合金、彼之用途、包含彼之焊接點,以及形成焊接點之方法
CN104520062B (zh) 高温无铅焊料合金
CN103639614B (zh) 一种具备尺寸效应的混合型无铅焊料膏的制备方法
WO2012086745A1 (ja) 接合方法、接合構造、電子装置、電子装置の製造方法、および電子部品
TW201702395A (zh) 低溫高可靠性合金
CN104985350B (zh) 一种Sn‑Bi/Cu无铅复合焊接材料
TWI681063B (zh) 混合合金焊料膏
JP4722751B2 (ja) 粉末はんだ材料および接合材料
WO2012053178A1 (ja) 半導体接合構造体および半導体接合構造体の製造方法
US20210154775A1 (en) Lead-free solder foil for diffusion soldering and method for producing the same
TW202031908A (zh) 無鉛焊料組成物
CN103732349B (zh) 高温无铅焊料合金
CN104043911B (zh) 一种可形成均匀组织焊点的无铅焊料及其焊接方法
CN105033496B (zh) 一种高强高导复合型无铅高温焊料及其制备方法
CN105834611B (zh) 一种适用于电子封装的高电导高可靠性Ce‑Sn‑Ag‑Cu焊料
KR20230015361A (ko) 고온 응용 분야를 위한 혼합 땜납 분말을 함유한 무연 땜납 페이스트
CN107116318A (zh) 一种高润湿性低银亚共晶钎料的制备方法
WO2014115699A1 (ja) ダイボンド接合用はんだ合金
Korhonen et al. Interconnections based on Bi-coated SnAg solder balls
CN114833494B (zh) 实现低温焊接高温服役的过程反应性焊料及接头制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant