CN105813797B - 包含己二酸、草酸和胺组分的焊膏 - Google Patents
包含己二酸、草酸和胺组分的焊膏 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105813797B CN105813797B CN201480069066.4A CN201480069066A CN105813797B CN 105813797 B CN105813797 B CN 105813797B CN 201480069066 A CN201480069066 A CN 201480069066A CN 105813797 B CN105813797 B CN 105813797B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soldering paste
- scaling powder
- component
- substrate
- solder
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
- B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
- B23K35/025—Pastes, creams, slurries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection 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
- B23K35/3612—Selection 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 with organic compounds as principal constituents
- B23K35/3618—Carboxylic acids or salts
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
- H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
- H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
- H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于固定电子构件于基板上的焊膏以及用于制备所述焊膏的方法,所述焊膏包含草酸、己二酸、和胺组分的混合物。此外,本发明涉及通过使用本发明焊膏将电子构件固定于基板上的方法以及包含本发明焊膏的模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固定电子构件于基板上的焊膏以及制备所述焊膏的方法,所述焊膏包含草酸、己二酸和胺组分的混合物。此外,本发明涉及通过使用本发明焊膏将电子构件固定于基板上的方法以及包含本发明焊膏的模块(Modul)。
背景技术
焊膏,特别是软焊膏主要应用于生产电子电路,并且它们主要用作构件和基板之间(例如在半导体芯片和印刷电路板(PCB)之间)的电和热连接。焊膏被施加至印刷电路板上。半导体芯片然后经由焊膏与印刷电路板接触。加热焊膏,以通过回流方法将膏中的焊料熔化,由此在半导体芯片和印刷电路板之间形成电和/或热接触。焊膏通常含有助焊剂,所述助焊剂尤其用于溶解焊粉、构件、和基板表面上的氧化层并且因此在釺焊过程期间提供改善的可湿性。因为焊膏在电子电路的自动化生产中主要借助于丝网印刷和模板印刷(Schablonendruck)加工,所述助焊剂通常额外包含改善助焊剂和因此焊膏的流变性质的物质,诸如表面活性剂和添加剂。
DE 10 2012 019 198 A1描述一种包含羧酸和聚胺助焊剂的助焊剂组合物,其中所述聚胺包含具有至少两个叔碳原子的未取代C5-80烷基。
EP 0 619 162 A2公开一种包含2-双噁唑啉化合物、二硫酚、有机羧酸、和活化剂的釺焊焊剂。此外,釺焊焊剂可具有有机溶剂、热塑性树脂和/或含有环氧基的化合物。
DE 42 35 575 C2描述一种用于在保护气体下,特别地在具有低残留氧含量的氮气下釺焊电子构件和电路的软焊膏。在此,软焊膏由有机树脂、活化剂和溶剂组成。
DE 41 19 012 C1涉及一种用于电子部件的焊膏,所述焊膏可以用水冲洗并且含有作为助焊剂混合物的脂肪胺与有机酸的水溶性盐。
WO 2010/000679 A1涉及含有硬脂酸金属盐的釺焊材料。在此,焊粉的颗粒在表面上具有固体硬脂酸金属盐的微细层。
US 2009/0152331 A1描述一种具有金属粉末、极性溶剂、羧酸、和叔胺的不含树脂的焊膏。所述膏特别适用于Unterfüllung(凸块下金属化(under-bumb-metalization))以及用于固定表面安装构件(表面安装技术)。
在生产电子电路中的一个特别挑战是在构件的底面上不仅具有电连接位置还具有热连接位置的构件的施加和固定,诸如例如与基板中的相应散热片接触的QFP。电连接位置(所谓的“脚(Beinchen)”)还用作构件和基板之间的间隔物,并且在回流-方法的过程中经由相应的焊料库(Lotdepots)接触。热连接位置还借助回流方法经焊料库与基板连接,其中用于热接触的焊膏可以与用于使构件与基板电接触的那些区别开。在此可发生,引入的热连接位置的焊料库在加热时流平在此,焊粉颗粒大多以所谓的焊球的形式沿电连接位置的方向被排出,并且可能在那里导致短路。
为防止这样的情况,存在对焊膏的需要,其在加热时不流平,并且其中防止非期望的焊球在电连接位置处产生和因此防止短路,而同时在构件和基板之间建立稳定的机械、热和/或电子连接。此外,存在对焊膏的需要,其在熔化时形成明确的润湿边缘,和因此允许基板的精确印刷,和因此允许生产小的集成电路。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于将构件,特别是具有电连接位置的构件固定于基板上的焊膏,所述焊膏在加热时在釺焊工艺期间形成明确的润湿边界并且保持形状不变。用这种方式,避免焊膏和电连接位置之间的接触从而阻止短路。此外,本发明的目的是提供一种焊膏,所述焊膏提供构件和基板之间的机械和热连接,而不发生在加热焊膏时所述焊膏的流出(Ausflieβen)和/或非期望的焊球的产生。
此外,本发明的目的是提供具有在丝网印刷方法中的膏的良好可加工性且同时具有良好可湿性的焊膏。
所述目的通过本发明的独立权利要求主题实现。
意外发现添加己二酸和草酸,并且结合特别的胺导致焊膏在加热时不流出,以使得焊球和因此的短路的产生可以被阻止。同时地,意外发现可湿性和可加工性可显著地改善。
在本发明的范围内,术语“流出”应该理解为在加热时,特别是在固定工艺期间的热条件下在构件的热连接位置处焊膏的流散(Zerflieβen),由于其可导致焊球的产生并且由此导致在构件的电连接位置处的电短路。
已经证实当助焊剂除了二羧酸外还具有胺组分时是特别有利的。
因此,本发明涉及包含以下的焊膏:
a)助焊剂,所述助焊剂包含
i)己二酸;
ii)草酸;和
iii)选自胺组分A和胺组分B的胺,其中
胺组分A是具有叔氨基的二胺,并且胺组分B是二胺或多胺,在其中氨基中的至少2个由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子;和
b)焊料。
本发明焊膏的主要成分为助焊剂。
a)助焊剂
除了二羧酸己二酸和草酸外,助焊剂包含作为主要成分的选自胺组分A和胺组分B的胺。
胺组分A
胺组分A是具有至少一个叔氨基,优选地两个叔氨基的二胺。
优选一个实施方案,在其中胺组分A选自1,2-四甲基乙二胺、1,2-四乙基乙二胺和1,2-四丙基乙二胺(例如1,2-四-正丙基乙二胺和1,2-四-异丙基乙二胺)。特别优选的是这种二胺,在其中各叔氨基具有两个相同的取代基。
在本发明的意义上,叔胺为其氮原子具有三个含碳取代基的胺。
胺组分B
胺组分B是二胺或多胺,在其中氨基中的至少2个由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子。
胺组分B是二胺,在其中该两个氨基由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子。或者,胺组分B是多胺,在其中氨基中的至少2个由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子。
通过使用用于将具有电和/或热连接位置的构件固定于基板(例如印刷电路板)上的本发明焊膏,避免在电连接位置处出现短路,因为在连接位置之间不发生非期望的接触。此外,意外地发现,如果胺组分B具有伯氨基时,有关流出的焊膏的性质可进一步改善。
因此,在本发明的一个优选的实施方案中,胺组分B具有至少一个伯氨基。
优选一个实施方案,在其中胺组分B选自N-椰油基-1,3-丙二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺和1,10-癸二胺。
优选地,N-椰油基-1,3-丙二胺的来源于椰子油的残基具有8至20个碳原子的链长。来源于椰子油的烷基的碳链长的典型分布具有例如以下的组成:5摩尔%C8、6摩尔%C10、50摩尔%C12、19摩尔%C14、10摩尔%C16、和10摩尔%C18。
在另一优选实施方案,待使用的胺(即胺组分A或胺组分B)不具有叔和/或季碳原子。
此外优选一个实施方案,在其中胺具有至少6个碳原子。在此碳原子可以作为两个氨基之间的连接链存在,或者可以作为氮原子的取代基结合在这些上。
优选地如此选择助焊剂中胺的量,以便确保焊膏的良好可加工性以及待固定的构件和基板的表面的良好湿润。
因此,在本发明焊膏的一个优选的实施方案中,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计具有量为0.1至2.0重量%,优选地0.4至1.0重量%的胺组分A和/或胺组分B。
意外地,还显示,当替代胺组分A使用胺组分B时,本发明焊膏具有良好的流出性质。
具有小于2个氨基或其2个氨基由小于3个碳原子彼此分开并且具有总共小于4个碳原子的胺,当其不与胺组分A和/或B一起使用时,导致不足的性质,特别是关于流出行为、润湿性质和可加工性。
在另一优选的实施方案中,本发明焊膏的助焊剂额外具有单胺。除胺组分A和/或胺组分B外额外存在单胺。
当单胺是仲和/或叔单胺时,可以实现特别良好的结果,尤其关于本发明焊膏的可加工性、流出行为、和熔化性质。因此,优选一个实施方案,在其中所述单胺选自仲单胺和叔单胺以及它们的混合物。优选地,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计包含量为0.5至5.5重量%,优选地1.0至5.0重量%的单胺。
在一个特别优选实施方案中,所述单胺包含3至15个,优选地4至12个碳原子。还优选地,所述单胺选自双(2-乙基己基)胺、双(2-甲基己基胺)、二乙胺、三乙胺、环己胺、二乙醇胺、和三乙醇胺。
此外显示,焊膏的可加工性、润湿性质和流出性质可以由存在于助焊剂中的二羧酸的量进一步有利增强。
在焊膏的一个优选的实施方案中,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计具有量为7至13重量%,优选地至8至12重量%的己二酸。焊膏的润湿性质和熔化行为主要可以通过选择助焊剂中的二羧酸合适的量来调节。
当助焊剂除胺以外还具有草酸和己二酸的混合物时,可以实现关于本发明焊膏的流出行为、润湿性质和可加工性的特别良好的结果。在此当草酸的量在有限范围内并且不超过特定量时,草酸的有利作用仍可增强。
因此,在本发明焊膏的一个优选的实施方案中,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计具有量为0.3至2.0重量%,优选地0.4至1.5重量%,特别优选地0.45至1.0重量%的草酸。
如果助焊剂中的草酸的量在基于助焊剂的总重量计的0.3重量%的指定界限以下,相应焊膏示出与加热时的流出行为有关的略微改善的性质。此外显示,草酸的量有利地在上文指定的范围内,以便实现相应焊膏的最佳熔化。
此外已显示,向助焊剂添加不同于草酸和己二酸的其它二羧酸对焊膏的性质,特别是对可加工性和流出性质具有有利的影响。然而,在此还应限定其它二羧酸的量。
因此,在本发明的一个优选的实施方案中,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计额外具有量为0至2.0重量%,优选地量为0.01至1.0重量%的不同于草酸和己二酸的二羧酸。已显示,在本发明范围以上的量可对焊膏的润湿性质产生不利的作用。
优选地,不同于草酸和己二酸的额外的二羧酸选自丙二酸、琥珀酸、和戊二酸。
此外优选本发明焊膏的一个实施方案,在其中助焊剂中的所有二羧酸的总量各基于助焊剂的总重量计最大为15重量%,优选地7至13重量%,特别地8至12重量%。
为确保本发明焊膏的最佳可加工性,尤其考虑到自动加工,本发明焊膏可含有其它组分,所述其它组分用于支持焊膏的施加、其流动性能以及构件和基板的电和热连接。
因此,本发明焊膏可以例如含有稠化剂。在一个优选的实施方案中,助焊剂另外包含选自乙基纤维素、氢化蓖麻油、甘油-三-12-羟基硬脂精、和改性的甘油-三-12-羟基硬脂精的一种或多种稠化剂。优选地,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计具有量为1.0至4.0重量%,优选地1.7至3.0重量%的稠化剂。
为改善本发明焊膏的施加和润湿性质,助焊剂还可含有溶剂。优选地,所述溶剂选自在25℃下液态的二醇、醇、醚醇和酮,特别是三甲基丙醇、1,2-辛二醇、1,8-辛二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、异冰片基环己酮、乙二醇醚、2-乙基-1,3-己二醇、正癸醇、2-甲基-2,4-戊二醇、萜品醇、和异丙醇以及它们的混合物。在另一优选的实施方案中,乙二醇醚选自单-、二-、三-丙二醇甲醚、单-、二-、三-丙二醇-正丁基醚、单-、二-、三-乙二醇-正丁基醚、乙二醇甲醚、三乙二醇甲醚、二乙二醇-二丁基醚、四乙二醇二甲醚、和二乙二醇-单己基醚以及它们的混合物。
此外,本发明焊膏的助焊剂可以具有树脂,以赋予所述膏为各应用所需的稠度。在焊膏的一个优选实施方案中,该焊膏的特征在于助焊剂另外具有树脂,优选地所述树脂选自松脂、妥尔油、氢化松脂、二聚松脂、部分二聚松脂、和它们的混合物。
在本发明焊膏的一个优选的实施方案中,助焊剂以各基于助焊剂的总重量计包含量为35至50重量%,优选地40至48重量%的树脂。
在焊膏的另一优选实施方案中,助焊剂另外包含选自以下的含卤素化合物:盐酸苯胺、盐酸谷氨酸、盐酸二乙醇胺、氢溴酸二乙醇胺、盐酸三乙醇胺、氢溴酸三乙醇胺、和反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇以及它们的混合物。含卤素化合物可以用作额外的活化剂,所述活化剂活化待连接的构件和基板的表面,并且因此提供组件的更好的连接。
已经证实,当助焊剂中的含卤素化合物的量未超出基于助焊剂的总重量计的5重量%时,是特别有益的。因此,优选本发明焊膏的一个实施方案,在其中助焊剂以各基于助焊剂的总重量计包含量为0.1至3.0重量%,优选地0.5至2.0重量%的含卤素化合物。
此外,优选一个实施方案,在其中助焊剂以各基于助焊剂的总重量计额外包含量为0.05至3.0重量%的添加剂。这些添加剂优选地为改善焊膏的润湿性质的化合物,诸如例如乙氧基化的氨基树脂、氨基树脂、树脂的甲酯、正油酰肌氨酸、油酰咪唑啉、和它们的混合物。
b)焊料
本发明焊膏的另一主要成分为焊料。
对用于将具有电和热连接位置的构件固定于基板上的焊膏所提的要求除涉及特别地在热接触工艺期间的流出行为以外,还涉及构件与基板的热连接,其确保在构件运行期间产生的热量的导散并且确保构件有效的冷却。
因此,焊料优选具有与受限的电导性组合的良好导热性。这些性质尤其在具有作为主要成分的锡的焊料中发现。因此,优选一个实施方案,在其中所述焊料是锡基焊料。
在本发明的范围中,锡基焊料描述了一种焊料,其具有至少80重量%,优选地至少83重量%,特别地在85和90重量%之间的锡,其中重量数据各基于焊料的总量计。
在一个优选的实施方案中,焊料可以包含除锡外的其它金属,以例如调节焊料的液相温度至对于各应用有利的范围。
因此,优选一个实施方案,在其中焊料以各基于焊料的总重量计包含量为0.1至8重量%,优选地0.2至6重量%的银。
在另一优选的实施方案中,焊料以各基于焊料的总重量计包含量为0.1至1.5重量%,优选地0.2至1.0重量%的铜。
还优选一个实施方案,在其中焊料不含铅。
本发明焊膏尤其适用于回流方法,在其中将焊料加热至其液相温度并且因此提供构件和基板之间的最佳连接。因此,从能源技术的角度并且考虑到灵敏的构件和基板,焊料的液相温度不应过高。
因此,优选一个实施方案,在其中焊料具有在200至250℃范围内,优选地在200至230℃范围内的液相温度。
在一个优选的实施方案中,焊料以粉末形状存在,优选地具有根据IPC-TM-6502.2.14-2.2.14.2测定的15至50μm,优选地20至45μm的重均粒径。
在一个优选的实施方案中,本发明焊膏以基于焊膏的总重量计包含量为80至97重量%,优选地83至95重量%,特别地85至93重量%的焊料。
还优选一个实施方案,在其中本发明焊膏包含以下组分:
a)基于焊膏的总重量计3至20重量%的助焊剂,其中所述助焊剂包含
i)7至13重量%己二酸;
ii)0.3至1.5重量%草酸;
iii)选自胺组分A和胺组分B的0.1至2.0重量%的胺,其中
胺组分A是具有叔氨基的二胺,并且胺组分B是二胺或多胺,在其中氨基中的至少2个由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子;其中重量%各基于助焊剂的总重量计;和
b)基于焊膏的总重量计80至97重量%的焊料。
在另一优选的实施方案中,本发明焊膏包含
a)基于焊膏的总重量计3至20重量%的助焊剂,其中所述助焊剂包含
i)7至13重量%己二酸;
ii)0.3至1.5重量%草酸;
iii)选自胺组分A和胺组分B的0.1至2.0重量%的胺,其中
胺组分A是具有叔氨基的二胺,并且胺组分B是二胺或多胺,在其中氨基中的至少2个由至少3个碳原子彼此分开并且其具有至少4个碳原子;
iv)不同于己二酸和草酸的0.05至2重量%的二羧酸;
v)35至50重量%的树脂;
vi)0.1至3.0重量%的含卤素化合物;
vii)溶剂;和
viii)任选地添加剂;
其中重量数据各基于助焊剂的总重量计;和
b)基于焊膏的总重量计80至97重量%的焊料。
为获得最佳可加工性和所需的流出行为,本发明焊膏优选地具有使用公司Anton-Paar的锥-板型流变仪测量系统Physica测量的、在23℃下和在10-1s的剪切速率下测定的50至200Pa*s的粘度。
本发明还涉及用于制备本发明焊膏的方法。
在此,用于制备本发明焊膏的方法包括以下步骤:
-混合助焊剂的组分,特别是组分i)、ii)和iii);和
-添加焊粉。
向助焊剂组分的预置混合物添加焊粉优选地在搅拌下分成若干份进行。进一步优选的是,不需要提高的温度来获得均匀的膏。因此,添加焊粉优选地在常温(例如在20℃)下进行。
优选地,所述焊粉是如上所述的本发明焊粉。进一步优选地,所述焊粉是锡、银和铜的混合物,其中各基于焊粉的总重量计,银的量是0.1至8重量%,优选地0.2至6重量%,并且铜的量是0.1至1.5重量%,优选地0.2至1.0重量%。优选地,100重量%的缺失量由锡补充。
本发明还涉及用于通过使用本发明焊膏将构件固定在基板上的方法。所述方法包括以下步骤:
a)提供具有电连接位置的构件;
b)提供基板,其中所述基板具有配备有本发明焊膏的表面;
c)经焊膏使构件的表面与基板的表面接触;和
d)加热焊膏超过焊料的液相温度。
所述构件优选地为在构件的壳体的四个侧面上具有电连接位置的表面安装构件。优选地,所述构件具有矩形或正方形的壳体形状。特别优选地,所述构件为四方扁平封装(QFP)和/或其变型。此外,所述构件优选地包括金属化表面,经由所述金属化表面实现与本发明焊膏的接触。在此,所述金属优选地选自铜、银、铝、金、镍、锡、钯以及它们的合金。
优选地,所述基板是具有至少一个金属表面的基板,经由所述金属表面实现与本发明焊膏的接触。合适的基板为例如由金属、陶瓷、纸或环氧树脂制成的基板,其具有金属化表面。所述表面优选地具有选自铜、银、金、镍、铝、锡、钯以及它们的合金的金属。
将焊膏加热超过焊料的液相温度,以使得经由焊膏在构件和基板之间发生连接。在此,焊膏优选地如此加热,以使得焊料转变为其液相,而不发生焊膏、构件和/或基板的损坏。优选地,将焊料加热至超过焊料的液相温度5至60℃,优选地10至50℃的温度。
根据本发明的固定方法与基板相固定的构件具有显著减少的短路发生。
由此,本发明还涉及构件,其固定在基板上并且可根据本发明的固定方法获得或根据本发明的固定方法获得。
本发明还涉及本发明焊膏用于使电子构件与基板连接的用途,其中经由本发明焊膏实现基板的表面和构件的表面的接触。
本发明还涉及模块,其通过使用本发明焊膏获得。所述模块包括
1)具有第一表面的具有电连接位置的构件;
2)具有至少一个第二表面的基板;和
3)与第一表面和第二表面直接接触的本发明焊膏。
优选地,所述模块适用于集成电路中,尤其适用于半导体工业中。
附图说明
图1示出评估焊膏的流出行为的试验装置
图2显示膏没有超过热连接位置的区域出去
图3显示膏的严重流散可使焊膏和构件的电连接位置之间接触
具体实施方式
实施例:
本发明应借助于以下实施例更详细地描述,其中这些实施例不应理解为限制本发明概念。
测试方法:
i)可加工性:
借助装备有刮刀的自动模板打印机测试焊膏的可加工性。为此将膏施加至封闭模板上,其中测试时间是16小时,并且刮刀每10分钟进行一次打印过程。在测试结束之后,评估膏的光学品质。当膏在刮刀的重复的刮涂/挤压(Drucken)之后在模板上仍可以超过16小时平滑地滚动且膏没有在刮刀前或在其侧面上堆积时,证明膏的良好可加工性。
ii)可湿性:
借助于根据IPC-TM-650测试方法2.4.45的熔化测试评估膏的润湿性质。为此将膏施加至金属基板上。由铜或黄铜制成的大小20×20×0.5mm的板用作基板。只要这些板在表面上具有氧化层,则使用粒度P600的砂纸(Schleifpapier)将表面磨成金属般亮,并且用醇清洗。具有明亮并且纯净表面的铜板仅仅用醇清洗。
准备的金属基板借助模板印刷。为此将模板压紧到基板上,以使得模板的开孔位于基板中间。将膏置于日本刮铲(Japanspatel)上并且首先轻微地,然后用更大一些的压力经模板的孔刮涂,直到模板上不再有膏。然后小心的除去模板同时维持由模板给定的图样。
将印制基板放置在第一加热板上,所述第一加热板被调至在焊料的液相温度以下(在本情况下至200℃)的温度。将基板保持在此板上2分钟,并且然后立即放置在第二加热板上,所述第二加热板具有超过焊料的液相温度(峰值温度)约50℃的温度。在膏熔化之后,基板保持在加热板上另外5秒,并且然后从板上取下并且冷却。
在膏冷却之后,评估该膏是否熔化成对应于模板的孔的尺寸的斑点或者熔化成若干个小斑点,并且膏在熔化之后是否具有明确的边缘。此外,评估表面是否有光泽或无光泽。
将膏分成4类,其中类1和2归入为满意结果,而类3和4表示不满意的结果。
类1:焊膏比基板上的先前印刷的面积更大地熔化。润湿边缘是均匀的。
类2:焊膏与由模板给定的印刷面积相同大地熔化。润湿边缘是均匀的。
类3:焊膏熔化成若干个大斑点。润湿边缘是不均匀的并且具有空穴。
类4:焊膏熔化成若干个小斑点,其比最初印刷的面积小,或者焊膏完全没熔化。不存在润湿边缘。
iii)流出行为
借助抗毛细管测试(AC-测试)评估焊膏的流出行为。为此将焊膏施加至QFP-构件(例如来自Infineon Technologies AG,德国)的热连接位置上,并且用玻璃板覆盖。QFP-构件通过相对的表面放置在温度为200℃的加热板上,以使得可以评估膏的性能。试验装置示出在图1中。
获得的结果借助于分数来评价,其中0至2表示满意结果,其中膏没有超过热连接位置的区域出去(图2)。2.5至3.0的分数表示不满意的结果,其中膏的严重流散可使焊膏和构件的电连接位置之间接触(图3)。
借助于上述测试方法评估以下焊膏,其中它们必须在至少两个测试中获得满意结果,以被视为是本发明的。
表1示出本发明焊膏以及提出作为对比实施例的膏的组成。给出的数字各基于重量%计。膏的性质,诸如可加工性、润湿性质和流出性质根据如上所述方法确定,并且总结在表2中。
使用以下焊料:
根据IPC J-STD-006标准的类型3SnAgCu:Sn:96.5%Ag:3.0%Cu:0.5%。
表1
a)琥珀酸
b)戊二酸
表2:
如表2得知,实施例3至10的本发明的膏在AC-测试和可湿性中示出非常良好的结果。此外,所有本发明的膏可良好加工并且甚至在刮刀的重复通过之后易于涂开在光学测试中,所有膏在熔化和随后的冷却之后示出具有明确润湿边缘的光滑并且有光泽的表面。
对比实施例1示出除己二酸外还具有基于助焊剂的总重量计0.5重量%的琥珀酸作为酸组分的常规焊膏。如表2的结果得知,常规膏仅具有关于测试性质的不满意的结果。
即使用如对比实施例2中所示的相同量的戊二酸替代琥珀酸未带来关于所需性质的改善。
实施例12示出通过己二酸的量可调节焊膏的性质以与各要求相适应。因此,性质可以通过在本发明的优选范围内的己二酸的量进一步有利地增强。
表3示出各种膏的一般组成,其中测试胺组分改变。使用的测试氨以及焊膏的测试结果总结在表4中。
表3:
组分 | 量(重量%) |
己二酸 | 10.0 |
草酸 | 0.5 |
测试胺 | 0.5 |
双-C8-二烷基胺 | 2.1 |
N,N-二烷基脂肪胺 | 2.1 |
氢化松脂 | 44.9 |
蓖麻油 | 2.7 |
三乙醇胺·HBr | 1.5 |
三-丙二醇-正丁基醚 | 35.7 |
助焊剂(总) | 100.0 |
膏 | |
焊料 | 89.25 |
助焊剂 | 加至100.0 |
表4
如由表4的实施例11至14得知,其中所用的胺属于胺组分A(实施例14)或胺组分B(实施例11至13)的本发明的定义,相应的焊膏示出关于可湿性、可加工性、和AC-测试的出色结果。一旦胺组分不再属于本发明的定义(实施例15至17),相应的焊膏具有不足的可加工性。在一些情况下,诸如当使用胺时,其中2个氨基未由至少3个碳原子彼此分开(对比实施例17),润湿性质额外地受到损害,以使得用这些膏的基板的精确印刷是不可行。
如上述实施例得知,所有本发明的膏具有关于可湿性和流出行为的良好可加工性和出色性质。因此,由于在本发明中描述的膏,构件在基板上的稳定固定且不发生短路是可行的,同时确保良好的热导散。由于本发明的焊膏的良好可加工性,例如印刷电路板的精确且快速印刷是可行的。
Claims (12)
1.焊膏,所述焊膏包含
a)助焊剂,所述助焊剂包含
i)己二酸;
ii)草酸;和
iii)选自胺组分A和胺组分B的胺,其中胺组分A选自1,2-四甲基乙二胺、1,2-四乙基乙二胺、和1,2-四丙基乙二胺,并且其中胺组分B选自N-椰油基-1,3-丙二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺和1,10-癸二胺;和
b)焊料。
2.根据权利要求1所述的焊膏,特征在于所述助焊剂以基于所述助焊剂的总重量计具有量为0.1至2.0重量%的胺组分A和/或胺组分B。
3.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述助焊剂以基于所述助焊剂的总重量计具有量为7至13重量%的己二酸。
4.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述助焊剂以基于所述助焊剂的总重量计具有量为0.3至2.0重量%的草酸。
5.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述助焊剂以基于所述助焊剂的总重量计额外具有量为0至2重量%的不同于草酸和己二酸的二羧酸。
6.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于在所述助焊剂中的所有二羧酸的总量基于所述助焊剂的总重量计最大为15重量%。
7.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述助焊剂以基于所述助焊剂的总重量计额外具有单胺,其中所述单胺选自仲单胺和叔单胺。
8.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述焊料是锡基焊料。
9.根据权利要求1或2所述的焊膏,特征在于所述焊膏包含基于所述焊膏的总重量计量为80至97重量%的焊料。
10.用于制备根据权利要求1至9中任一项所述的焊膏的方法,所述方法包括以下步骤:
- 混合所述助焊剂的组分,和
- 添加焊粉。
11.用于将构件固定在基板上的方法,所述方法包括以下步骤:
a) 提供具有电连接位置的构件;
b) 提供基板,其中所述基板具有配备有根据权利要求1至9中任一项所述的焊膏的表面;
c) 经所述焊膏使构件的表面与基板的表面接触;和
d) 加热所述焊膏超过所述焊料的液相温度。
12.模块,所述模块包括
1) 具有第一表面的具有电连接位置的构件;
2) 具有至少一个第二表面的基板;和
3) 与第一表面和第二表面直接接触的根据权利要求1至9中任一项所述的焊膏。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13197694.6 | 2013-12-17 | ||
EP13197694.6A EP2886245B1 (de) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Lotpaste mit adipinsäure, oxalsäure und aminkomponente |
PCT/EP2014/077586 WO2015091272A1 (de) | 2013-12-17 | 2014-12-12 | Lotpaste mit adipinsäure, oxalsäure und aminkomponente |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105813797A CN105813797A (zh) | 2016-07-27 |
CN105813797B true CN105813797B (zh) | 2018-03-30 |
Family
ID=49841529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480069066.4A Active CN105813797B (zh) | 2013-12-17 | 2014-12-12 | 包含己二酸、草酸和胺组分的焊膏 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10434610B2 (zh) |
EP (1) | EP2886245B1 (zh) |
JP (1) | JP6296370B2 (zh) |
KR (1) | KR20160101066A (zh) |
CN (1) | CN105813797B (zh) |
HU (1) | HUE045153T2 (zh) |
MX (1) | MX2016007525A (zh) |
PL (1) | PL2886245T3 (zh) |
SG (1) | SG11201604948WA (zh) |
WO (1) | WO2015091272A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6338007B1 (ja) * | 2017-11-02 | 2018-06-06 | 千住金属工業株式会社 | フラックス及びソルダペースト |
JP2022502265A (ja) * | 2018-10-24 | 2022-01-11 | アルファ・アセンブリー・ソリューションズ・インコーポレイテッドAlpha Assembly Solutions Inc. | ポリマー基板、プリント回路板及び他の接合用途のための低温はんだ付け溶液 |
EP3834980B1 (de) * | 2019-12-10 | 2023-02-22 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Lotpaste |
DE102021110298A1 (de) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Infineon Technologies Ag | Bleifreies lotmaterial, schichtstruktur, verfahren zur herstellung eines lotmaterials und verfahren zur herstellung einer schichtstruktur |
WO2024011492A1 (en) * | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Heraeus Materials Technology Shanghai Ltd. | Solder paste |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2198676A (en) * | 1986-12-03 | 1988-06-22 | Multicore Solders Ltd | Solder cream composition |
EP0389218A1 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | The Boc Group, Inc. | Process for reflow soldering |
US5417771A (en) * | 1994-02-16 | 1995-05-23 | Takeda Chemical Industries, Ltd. | Soldering flux |
CN101484271A (zh) * | 2006-06-30 | 2009-07-15 | 乌米科雷股份两合公司 | 用于半导体器件应用的免清洗低残留焊锡膏 |
WO2011023394A1 (en) * | 2009-08-29 | 2011-03-03 | Umicore Ag & Co. Kg | Solder alloy |
DE102012019198A1 (de) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Polyamin-, Carbonsäure-Flussmittelzusammensetzung und Lötverfahren |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU5919890A (en) * | 1989-08-14 | 1991-02-14 | Multicore Solders Limited | Manufacture of printed circuit board assemblies |
US5127968A (en) * | 1989-08-16 | 1992-07-07 | Yuho Chemicals Inc. | Additive for fluxes and soldering pastes |
DE4119012C1 (en) | 1991-06-08 | 1992-12-17 | Demetron Gmbh, 6450 Hanau, De | Soft solder paste which is rinsable with water - contg. soft solder powder binder flux mixt. contg. soluble salts of fatty amine(s) with organic acids, activators, surfactants(s) and solvents |
JP3273961B2 (ja) * | 1991-12-18 | 2002-04-15 | トヨタ自動車株式会社 | クリームはんだ |
DE4235575C2 (de) | 1992-10-22 | 1994-11-10 | Degussa | Weichlotpaste zum Löten von elektronischen Schaltungen |
JPH06269988A (ja) * | 1993-03-19 | 1994-09-27 | Asahi Glass Co Ltd | 半田ペースト組成物 |
JP3449778B2 (ja) * | 1993-04-05 | 2003-09-22 | 株式会社日本スペリア社 | はんだ付け用フラックス |
EP0619162A3 (en) | 1993-04-05 | 1995-12-27 | Takeda Chemical Industries Ltd | Soft soldering fluid. |
DE102005053553A1 (de) | 2005-11-08 | 2007-05-16 | Heraeus Gmbh W C | Lotpasten mit harzfreien Flussmittel |
DE102008031004A1 (de) | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Lotmaterial, enthaltend ein Metallstearat sowie Verwendung von Metallstearaten in Lotmaterialien |
-
2013
- 2013-12-17 HU HUE13197694A patent/HUE045153T2/hu unknown
- 2013-12-17 PL PL13197694T patent/PL2886245T3/pl unknown
- 2013-12-17 EP EP13197694.6A patent/EP2886245B1/de active Active
-
2014
- 2014-12-12 SG SG11201604948WA patent/SG11201604948WA/en unknown
- 2014-12-12 WO PCT/EP2014/077586 patent/WO2015091272A1/de active Application Filing
- 2014-12-12 KR KR1020167019218A patent/KR20160101066A/ko active IP Right Grant
- 2014-12-12 MX MX2016007525A patent/MX2016007525A/es unknown
- 2014-12-12 CN CN201480069066.4A patent/CN105813797B/zh active Active
- 2014-12-12 JP JP2016539223A patent/JP6296370B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-12-12 US US15/105,169 patent/US10434610B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2198676A (en) * | 1986-12-03 | 1988-06-22 | Multicore Solders Ltd | Solder cream composition |
EP0389218A1 (en) * | 1989-03-20 | 1990-09-26 | The Boc Group, Inc. | Process for reflow soldering |
US5417771A (en) * | 1994-02-16 | 1995-05-23 | Takeda Chemical Industries, Ltd. | Soldering flux |
CN101484271A (zh) * | 2006-06-30 | 2009-07-15 | 乌米科雷股份两合公司 | 用于半导体器件应用的免清洗低残留焊锡膏 |
WO2011023394A1 (en) * | 2009-08-29 | 2011-03-03 | Umicore Ag & Co. Kg | Solder alloy |
DE102012019198A1 (de) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Polyamin-, Carbonsäure-Flussmittelzusammensetzung und Lötverfahren |
CN103028868A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-10 | 罗门哈斯电子材料有限公司 | 多胺、羧酸助焊剂组合物和焊接方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105813797A (zh) | 2016-07-27 |
EP2886245A1 (de) | 2015-06-24 |
US20160311067A1 (en) | 2016-10-27 |
PL2886245T3 (pl) | 2019-12-31 |
EP2886245B1 (de) | 2019-06-12 |
US10434610B2 (en) | 2019-10-08 |
JP2017507026A (ja) | 2017-03-16 |
HUE045153T2 (hu) | 2019-12-30 |
WO2015091272A1 (de) | 2015-06-25 |
MX2016007525A (es) | 2016-10-03 |
SG11201604948WA (en) | 2016-07-28 |
KR20160101066A (ko) | 2016-08-24 |
JP6296370B2 (ja) | 2018-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105813797B (zh) | 包含己二酸、草酸和胺组分的焊膏 | |
KR101624478B1 (ko) | 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판 | |
CN105377503B (zh) | 焊料合金、钎焊膏以及电子线路基板 | |
TWI655989B (zh) | Solder alloy, solder paste and electronic circuit substrate | |
US9609762B2 (en) | Flux, solder composition, and method for manufacturing electronic circuit mounted substrate | |
CN107848078B (zh) | 钎焊合金、焊膏和电子线路基板 | |
CN104741833A (zh) | 焊料组合物 | |
KR20150021961A (ko) | 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판 | |
WO2006122240A2 (en) | Tin alloy solder compositions | |
CN106660176A (zh) | 用于制造焊接接头的方法 | |
CN103447713A (zh) | 导电键合材料、其制造方法以及电子装置的制造方法 | |
CN102615453A (zh) | 助焊剂组合物和焊接方法 | |
JP5160576B2 (ja) | ソルダペーストと、これを用いたピングリッドアレイパッケージ用基板及びピングリッドアレイパッケージ、並びにピングリッドアレイパッケージ用基板の製造方法 | |
US8652269B2 (en) | Flux composition and soldering paste composition | |
US20100059576A1 (en) | Tin alloy solder composition | |
JP7462751B2 (ja) | はんだペースト | |
KR20160102230A (ko) | 기판 위에 부품을 실장하기 위한 방법 | |
JP2004167569A (ja) | 無鉛はんだペースト組成物およびはんだ付け方法 | |
Krammer et al. | Lead-free soldering technology review-evaluating solder pastes and stencils | |
JP2004306092A (ja) | 回路基板はんだ付用フラックス及びソルダーペースト | |
CN114453792B (zh) | 一种无铅无卤防飞溅激光焊锡线及其制备方法 | |
JP7181964B2 (ja) | はんだ含有導電性組成物および電子基板の製造方法 | |
JP2009019226A (ja) | 錫−銀−銅−ニッケル含有めっき液及びこれを用いて形成された錫−銀−銅−ニッケル含有めっき被膜 | |
CN114769943A (zh) | 助焊膏、焊锡膏以及焊接方法 | |
WO2024011492A1 (en) | Solder paste |
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 |