CN106255569B - 不含松香的热固性焊剂配制剂 - Google Patents

不含松香的热固性焊剂配制剂 Download PDF

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Abstract

用于增强焊料接头的机械可靠性的不含松香的热固性焊剂配制剂。根据一个或多个方面，本文所显示和描述的焊料膏赋予改进或增强的与以下中的至少一种相关的焊料接头性质：跌落冲击、热循环、热冲击、剪切强度、挠曲强度性能和/或其它热‑机械性能属性。

Description

不含松香的热固性焊剂配制剂
技术领域
一个或多个实施方案整体上涉及焊剂配制剂，且更具体涉及不含松香的热固性焊剂配制剂。
背景
在最新进展下，已减小了电子部件的尺寸，这对于焊接操作提出了挑战。例如，由于尺寸减小，可能不能使用充足量的焊料且所得焊料接头的强度可能不足以将部件保持或固定至印刷电路板。
概述
根据一个或多个方面，如本文所显示及描述的焊料膏赋予改进或增强的与以下中的至少一种相关的焊料接头性质：跌落冲击、热循环、热冲击、剪切强度、挠曲强度性能和/或其它热-机械性能属性。
根据一个或多个方面，用于环氧焊料膏的焊剂可包括：20重量％至40重量％的有机高沸点溶剂；5重量％至15重量％的多官能型环氧树脂；15重量％至30重量％的具有高分子量的环氧树脂；15重量％至30重量％的含有酚基的硬化剂；2重量％至6重量％的基于酐的液体硬化剂；10重量％至20重量％的羧酸，作为活化剂；2重量％至8重量％的经取代的芳族胺，作为催化剂；1重量％至5重量％的基于磷杂环戊二烯的盐，作为催化剂；0.1重量％至2重量％的基于酰胺的催化剂；0.1重量％至2重量％的粘结剂0.1－2wt％；和0.1重量％至4重量％液体型应力调节剂。
根据一个或多个方面，环氧焊料膏可包括上述焊剂和合金。在一些方面中，该合金可包括30重量％至65重量％的铋和余量的锡，以及不可避免的杂质。该合金可进一步包含银、金、铬、铟、磷、铜、钴、锗、锌、锰、镍、钛、镓、铁、锑、铝、碲、硒、钙、钒、钼、铂和镁中的一种或多种。在一些具体方面中，该合金可进一步包含0.01重量％至10重量％的银和0.01重量％至10重量％的铜。在一些方面中，该合金可包含下列中的一种或多种：0.001重量％至1重量％的钴；0.001重量％至1重量％的镍；0.001重量％至3重量％的铟；0.001重量％至4重量％的锑；0.001重量％至1重量％的钛；0.001重量％至3重量％的镓；0.001重量％至1重量％的锰；0.001重量％至1重量％的锗；0.001重量％至1重量％的锌；0.001重量％至1重量％的铁；0.001重量％至1重量％的金；0.001重量％至1重量％的铬；0.001重量％至1重量％的磷；0.001重量％至1重量％的铝；0.001重量％至1重量％的碲；0.001重量％至1重量％的硒；0.001重量％至1重量％的钙；0.001重量％至1重量％的钒；0.001重量％至1重量％的钼；0.001重量％至1重量％的铂；0.001重量％至1重量％的镁；和0.001重量％至1重量％的稀土元素。
在一些方面中，配置合金以在低于200℃的焊接温度下软熔。例如，可以配置合金以在介于118℃与200℃之间的焊接温度下软熔。在一些具体实施方案中，可以配置合金以在介于170℃与200℃之间的焊接温度下软熔。在一些具体实施方案中，可以配置合金以在介于240℃与280℃之间的焊接温度下软熔。
在一些方面中，使用如本文所显示及描述的环氧焊料膏形成焊料接头。在其它方面中，使用本文所描述的环氧焊料膏来公开形成焊料接头的方法。
在至少一些方面中，组件包括印刷电路板、屏蔽容器以及在印刷电路板与屏蔽容器之间形成的焊料接头，其中焊料接头通过包括本文所述的焊剂和合金的环氧焊料膏形成。印刷焊料板可进一步包括铜垫。该组件可进一步包括在焊料接头与屏蔽容器之间以及焊料接头与铜垫之间的界面处形成的金属间化合物。在一些方面中，配置该组件以在跌落冲击测试中承受至少900次跌落，该跌落冲击测试是在JESD22-B111标准的变化形式下实施，其中由屏蔽容器代替BGA部件。
下文详细讨论这些示例性方面和实施方案的其它方面、实施方案和优点。另外，应理解，前述信息及下列详细说明两者仅是各个方面及实施方案的说明性实施例，且旨在提供用于理解所要求保护的方面及实施方案的属性及特征的概述或框架。本文所揭示的实施方案可与其它实施方案组合，且所提及的“实施方案”、“实施例”、“一些实施方案”、“一些实施例”、“替代性实施方案”、“各个实施方案”、“一个实施方案”、“至少一个实施方案”、“这个及其它实施方案”或诸如此类未必互相排斥，且旨在表明所描述的特定特征、结构或特性可包含在至少一个实施方案中。本文中的这类术语的出现未必都意指相同实施方案。
附图简要说明
在附图中，在所有不同的视图中，相似的附图标记一般是指相同部件。另外，附图未必按比例绘制，而是通常强调于说明本发明的原理且并不旨在界定本发明的限制。出于清楚的目的，可能并未在每个附图中标记出每个部件。在以下说明中，参照以下附图来描述本发明的各个实施方案，其中：
图1是在印刷电路板与电子部件之间形成的传统焊料接头的示意性表征；
图2是根据一个或多个实施方案的焊料接头的示意性表征；
图3是根据一个或多个实施方案的焊料接头的示意性表征；
图4是根据一个或多个实施方案的焊料接头的来自扫描电子显微镜的表征；
图5是描述随附实施例中所讨论的跌落测试的结果的图；
图6是描述随附实施例中所讨论的弯曲测试的结果的图；
图7是描述随附实施例中所讨论的跌落测试的结果的图；
图8是描述随附实施例中所讨论的弯曲测试的结果的图；
图9是描述随附实施例中所讨论的跌落测试的结果的图；以及
图10是描述随附实施例中所讨论的弯曲测试的结果的图。
详细说明
手持式装置、移动电话、平板电脑及可穿戴设备是可受益于使用低温焊料合金的温度敏感性应用的常见实例。经由印刷电路板(PCB)来配置负责这些应用的功能性的电子电路。屏蔽容器通常用于手持式装置、移动电话、平板电脑及可穿戴设备中以防止电磁干扰堵塞或劣化其信号。
根据一个或多个实施方案，可增强焊料接头的机械可靠性以赋予承受各种环境应力的强度及能力。焊料接头改进的强度是交联(即聚合物链之间的键)及接头的物理保护(源于在合金周围形成的环氧焊料轴环(collar))的效应。例如可以在便携式手持式装置及其它电子产品的制造中发现所公开的焊接技术的应用。
根据一个或多个实施方案，可将热固性可交联环氧树脂纳入焊料膏的焊剂配制剂中以在软熔之后在焊料接头周围产生固体三维交联结构。含有热固性可固化树脂的焊剂可通过在焊接期间热固性聚合物的硬化来牢固地强化电子焊料接头。
根据一个或多个实施方案，交联结构可通过吸收应力或引导应力离开焊料接头至本体焊料来保护焊料接头。继而，环氧焊剂可增强焊料接头的机械可靠性。在一些实施方案中，可将可交联热固性聚合物树脂与一种或多种其它组分(例如硬化剂和催化剂)组合以形成三维交联网络化结构。
根据一个或多个实施方案，交联热固性聚合物可通过提供聚合物轴环来保持焊料接头。所形成的聚合物轴环通常可保护焊料接头且还增强焊料接头的机械可靠性。
根据一个或多个实施方案，可通过组合特定合金组合物与特定环氧焊剂配制剂来获得改进的机械性质。向焊料膏中添加环氧焊剂导致焊料与基材之间的黏着的改进。
根据一个或多个实施方案，环氧焊料膏可包括焊料合金和环氧焊剂。环氧焊料膏可包括树脂固化系统以促进固化反应，该树脂固化系统包括不同的官能环氧树脂、酚系硬化剂和催化剂。所使用的环氧树脂的类型可为固体型或液体型，且配制硬化剂和催化剂的化学计量比率以改进性能。
根据一个或多个实施方案，环氧焊剂可与任何低温、中温和高温焊料合金结合使用，以改进所产生的焊料接头的机械性质和机械可靠性，如经由例如跌落冲击、热循环/冲击、剪切强度和挠曲强度性能以及其它热-机械性能属性所显示。结合使用环氧焊剂与焊料合金可减少焊料接头中的空隙、飞溅及挥发性有机化合物产生。另外，使用环氧膏可导致使接头免受环境且与其它基于环氧树脂的底部填充物、黏合剂和其它电子级聚合物兼容。
在至少一些实施方案中，合金可为无铅焊料合金。在至少一些实施方案中，热固性焊剂是基本上不含松香的热固性焊剂。
根据一个或多个实施方案，焊料合金可为低温焊料合金。使用低温焊料合金可减小能量成本，允许使用低温兼容部件，或改进温度敏感性应用的组件。低温合金可用于在从140℃至200℃的温度下的软熔焊接，导致较少的热应力和缺陷(例如在组装期间的翘曲)。低共熔Sn-Bi(熔点为138℃)和Sn-In(熔点为118℃)是这类低温焊料合金的实例。在没有所公开的环氧焊剂的情况下使用基于铋的焊料合金可导致缺陷例如：脆性、差的热导性、差的疲劳寿命和差的冲击及振动抗性。对于一些非限制性低温应用而言，合金可包括30wt％至65wt％Bi，Ag、Au、Cr、In、P、Cu、Zn、Co、Ge、Mn、Ni、Ti、Ga、Fe、Sb、Al、Te、Se、Ca、V、Mo、Pt、Mg、稀土元素中的一种或多种和余量的Sn，以及任何不可避免的杂质。根据一个或多个具体实施方案，合金可包括30wt％至65wt％Bi、0.01％至10％Ag、0.01％至10％Cu、0.001wt％至1wt％Co、0.001wt％至1wt％Ni及0.001wt％至3wt％In、0.001wt％至4wt％Sb、0.001wt％至1wt％Ti、0.001wt％至3wt％Ga、0.001wt％至1wt％Mn、0.001wt％至1wt％Ge、0.001wt％至1wt％Zn、0.001wt％至1wt％Fe、0.001wt％至1wt％Au、0.001wt％至1wt％Cr、0.001wt％至1wt％P、0.001wt％至1wt％Al、0.001wt％至1wt％Te、0.001wt％至1wt％Se、0.001wt％至1wt％Ca、0.001wt％至1wt％V、0.001wt％至1wt％Mo、0.001wt％至1wt％Pt、0.001wt％至1wt％Mg、0.001wt％至1wt％的稀土元素中的一种或多种和余量的Sn，以及不可避免的杂质。
根据一个或多个实施方案，焊料合金可为中温焊料合金。对于分级(hierarchical)焊接，优选中温焊料合金。这类合金可用于从200℃至240℃的软熔焊接温度，导致与具有更高熔点的合金相比时在组装期间的更低热应力和缺陷(例如翘曲)。可采用铟、铋或镓添加来减小Sn-Ag-Cu合金的熔点(熔点为217-219℃)。
根据用于中温软熔焊接的一个或多个非限制性实施方案，合金、优选无铅焊料合金可包括10wt％或更少的银、10wt.％或更少的铋、10wt.％或更少的铟、10wt.％或更少的铜、Au、Cr、P、Co、Zn、Ge、Mn、Ni、Ti、Ga、Fe、Sb、Te、Al、Se、Ca、V、Mo、Pt、Mg、稀土元素中的一种或多种和余量的Sn，以及任何不可避免的杂质。根据一个或多个具体实施方案，合金可包括10wt.％或更少的银、10wt.％或更少的铋、10wt.％或更少的铟、10wt.％或更少的铜，以及0.001wt％至1wt％Co、0.001wt％至1wt％Ni、0.001wt％至4wt％Sb、0.001wt％至1wt％Ti、0.001wt％至3wt％Ga、0.001wt％至1wt％Mn、0.001wt％至1wt％Ge、0.001wt％至1wt％Zn、0.001wt％至1wt％Fe、0.001wt％至1wt％Au、0.001wt％至1wt％Cr、0.001wt％至1wt％P、0.001wt％至1wt％Al、0.001wt％至1wt％Te、0.001wt％至1wt％Se、0.001wt％至1wt％Ca、0.001wt％至1wt％V、0.001wt％至1wt％Mo、0.001wt％至1wt％Pt、0.001wt％至1wt％Mg、0.001wt％至1wt％的稀土元素中的一种或多种和余量的Sn，以及不可避免的杂质。
根据一个或多个实施方案，焊料合金可为高温焊料合金。高温焊料合金通常用于需要从240℃至280℃的软熔焊接温度的组件。这类合金是基于Sn的，且最常见的非限制性实例是Sn-Ag、Sn-Cu和Sn-Ag-Cu体系。根据一个或多个实施方案，可将多官能环氧树脂与酚系硬化剂一起使用，酚系硬化剂可与环氧树脂在交联期间组合。通常，相对于硬化剂和催化剂，环氧树脂可为非常反应性的。环氧树脂倾向于与大部分硬化剂在室温下发生反应且其粘度因交联而增加。环氧树脂通常可与酸、酐、胺和酚系盐在室温下发生反应。
根据高温软熔焊接的一个或多个非限制性实施方案，合金、优选无铅焊料合金可包括10wt.％或更少Ag、10wt.％或更少Cu以及任选的以下元素中的一种或多种：10wt.％或更少Bi、至多1wt.％Ni、至多1wt.％Ti、至多1wt.％Co、至多5wt.％In、至多1wt.％Zn、至多1wt.％As、0至1wt.％Mn、0至1wt.％Cr、0至1wt.％Ge、0至1wt.％Fe、0至1wt.％Al、0至1wt.％P、0至1wt.％Au、0至3wt.％Ga、0至1wt.％Te、0至1wt.％Se、0至1wt.％Ca、0至1wt.％V、0至1wt.％Mo、0至1wt.％Pt、0至1wt.％Mg、0至1wt.％的稀土元素和余量的锡，以及任何不可避免的杂质。根据一个或多个具体实施方案，合金可包括10wt.％或更少Ag或10wt.％或更少Cu以及任选的以下元素中的一种或多种：10wt.％或更少Bi、至多1wt.％Ni、至多1wt.％Ti、至多1wt.％Co、至多5wt.％In、至多1wt.％Zn、至多1wt.％As、0至1wt.％Mn、0至1wt.％Cr、0至1wt.％Ge、0至1wt.％Fe、0至1wt.％Al、0至1wt.％P、0至1wt.％Au、0至3wt.％Ga、0至1wt.％Te、0至1wt.％Se、0至1wt.％Ca、0至1wt.％V、0至1wt.％Mo、0至1wt.％Pt、0至1wt.％Mg、0至1wt.％的稀土元素和余量的锡，以及任何不可避免的杂质。
根据一个或多个实施方案，可采用含有环氧树脂、酚系硬化剂和膦盐催化剂的热固性可交联焊剂来催化环氧树脂的硬化过程。在至少一些实施方案中，热固性焊剂是用于电子焊接的基本上不含松香的热固性焊剂。
根据一个或多个实施方案，可采用含有环氧树脂、酚系硬化剂和膦盐催化剂的热固性可固化聚合物焊剂来催化环氧树脂的硬化过程。焊剂可在室温下稳定超过两个星期，这通常有利于电子装置的制造。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含用于环氧树脂的有机溶剂。可使用通常溶解环氧树脂的任何高沸点有机溶剂。溶解环氧树脂的大多数有机溶剂通常是低沸点属性。在一些实例中，可选择来自醚的溶剂，例如三丙二醇单丁基醚。最终配制剂中溶剂的典型重量百分比可在约20％至约40％范围内。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含液体和固体环氧树脂。配制剂还可包含硬化剂。可使用双-、三-或四-/多-官能型液体和固体环氧树脂。可通过在配制剂中具有液体和固体环氧树脂两者来获得有利的粘度。最终配制剂中的环氧树脂的典型重量百分比可在约30％至约60％范围内。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含有机酸。在一些实施方案中，有机酸可为单羧酸或二羧酸，以帮助去除焊接基材表面上的氧化物层。这些可称为存在于焊剂中的活化剂。最终配制剂中的有机活化剂的典型重量百分比可在约10％至约20％范围内。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含一种或多种应力调节剂以减小最终固化材料的模量。应力调节剂可通常为热塑性属性。一种非限制性实例可为高撞击性聚苯乙烯。应力调节剂通常应与配制剂中所使用的环氧树脂类型兼容。最终配制剂中的应力调节剂的典型重量百分比可为约1％至约6％。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含一种或多种促进剂或催化剂。促进剂通常可加速环氧树脂与硬化剂之间的交联反应。在一些实施方案中，可使用经芳族胺取代的化合物。最终配制剂中的促进剂的典型重量百分比可为约2％至约10％。通常可选择促进剂或催化剂以在合金熔化于焊料膏中之后触发环氧树脂的交联反应。在一些实施方案中，可采用封闭型(blocked)催化剂来获得高温合金的较佳焊接性能。
根据一个或多个实施方案，焊剂配制剂可包含一种或多种偶联剂以通常促进黏着。增加环氧树脂与合金之间的黏着或粘结可继而增加固化环氧树脂嵌条(fillet)至焊料接头和印刷电路板的黏着。在一些非限制性实施方案中，可使用基于硅烷或钛酸酯的偶联剂来满足此需求。
在一些非限制性实施方案中，焊剂配制剂可包含以下一般配方或基本上由以下一般配方组成：
·有机高沸点溶剂20-40wt％；
·多官能型环氧树脂5-15wt％；
·具有高分子量的环氧树脂15-30wt％；
·含有酚基的硬化剂15-30wt％；
·作为活化剂的羧酸10-20wt％；
·作为催化剂的经取代的芳族胺2-8wt％；
·作为催化剂的基于磷杂环戊二烯的盐1-5wt％；和
·液体型应力调节剂0.1-4wt％。
在一些非限制性实施方案中，配制剂可包含上述一般配制剂以及下列中的一种或多种，或基本上由其组成：
·基于酐的液体硬化剂2-6wt％；
·基于酰胺的催化剂0.1-2wt％；及
·粘结剂0.1-2wt％。
根据一个或多个实施方案，可以以所需的比率混合配制剂的组分。可对混合物实施研磨。在一些实施方案中，可在终止研磨之前获得小于10微米的FOG。可将所得的焊剂与所需量的细粉末形式的焊接材料混合。
转向附图，图1显示了包含传统的焊料接头13的组件10。沿脆性金属间化合物(IMC)层15的应力线18可造成意外跌落的电子装置中的焊料接头13的损坏或失效。
根据一个或多个实施方案，图2呈现组件20的示意图，根据一个或多个实施方案，该组件具有包含环氧轴环17的焊料接头13。用于焊料膏或其它焊料接合材料中的热固性可交联聚合物在焊料接头23周围形成聚合物轴环27。聚合物轴环27可引导应力28离开脆性IMC层25且将其均匀分布至本体焊料区域23，由此减小失效的可能性，因为本体焊料23通常具有较高的机械可靠性性质。聚合物轴环27的形状和高度并不限于图2中所显示的。作为替代，任何限定的形状及高度都可增强焊料接头23的机械可靠性。
根据一个或多个实施方案，图3显示了组件30的横截面的示意图，该组件具有在电子部件31与印刷电路板32之间的焊料接头33。经印刷于PCB 32顶部的铜垫34上的焊料膏(具有限定比例的焊剂和焊接粉末的混合物)的固化来获得这个焊料接头33。在焊料接头与电子部件之间的界面处形成了金属间化合物(IMC)35，而在焊料接头与铜垫之间形成了IMC36。环氧膏37环绕焊料，且经固化而改进焊料接头至基材的黏着且保护其免受机械冲击和振动。环氧轴环37用作焊料接头33的增强件，从而保护其免受可例如通过降落引起的撞击和机械冲击影响。
图4显示了使用扫描电子显微镜观察的组件40的实际横截面的实施例。IMC 45和46可源自焊料合金与基材之间的相互作用，尤其源自焊料合金与基材表面之间的化学键合。
可以以多种方式施加环氧焊料膏。根据一个或多个实施方案，可通过分配和浸渍来施加。根据一个或多个实施方案，可通过印刷、分配和浸渍来施加。根据一个或多个实施方案，可预施加环氧焊料膏用于预成形体。根据一个或多个实施方案，可以以焊料膜形式施加环氧焊料膏。根据一个或多个实施方案，可以以膜形式施加环氧焊料膏。
根据一个或多个实施方案，所公开的包括焊剂的环氧膏可用于包含但不限于以下的应用：表面安装技术、模具及部件附接、堆叠封装、芯片级封装、球栅阵列、倒装芯片、屏蔽容器附接、照相机镜头附接以及太阳能模块。
在一些实施方案中，如本文所描述的环氧膏可用于改进膏残余物与底部填充物材料的相互作用。环氧膏的残余物可与环氧底部填充物更兼容。在至少一些实施方案中，环氧膏焊剂可经特定设计以与底部填充物兼容。在一些非限制性实施方案中，环氧膏焊剂可与底部填充物材料相同。根据一个或多个实施方案，本文所公开的焊剂和焊料膏材料以及方法可结合双侧增强(DSR)材料及方法，例如在2014年7月31日提交的且标题为DUAL SIDEREINFORCEMENT FLUX FOR ENCAPSULATION的共同待决的国际PCT申请号PCT/US2014/049046中描述的那些，出于所有目的通过引用将其全部内容并入本文中。
由以下实施例将更全面地理解这些及其它实施方案的功能及优点。所述实施例旨在为说明性属性且并不视为对本文所讨论的实施方案的范围的限制。
实施例
在以下全部实施例中提及下列一般合金配制剂：
57.8Bi、0.01-0.06Co、0.1-0.3Cu(合金A)，
56Bi、0.3-0.6Cu、0.01-0.06Co(合金B)，
56Bi、0.2-0.6Ag、0.3-0.6Cu、0.001-0.006Co(合金C)，
38Bi、0.8-1.2Ag、0.01-0.06Co、0.1-0.3Cu(合金D)，
58Bi、2.7-3.3Ag、0.01-0.06Co、0.1-0.3Cu(合金E)，
55Bi、2.7-3.3Ag、0.01-0.06Co、0.1-0.3Cu(合金F)，
38Bi、0.3-0.9Ag、0.005-0.02Mn、0.1-0.3Cu(合金G)，
58Bi、0.2-0.8Ag、0.2-0.8In(合金H)，
58Bi、0.7-1.3Ag、0.7-1.3In、0.001-0.01Ge(合金I)，
58Bi、0.7-1.3Ag、0.7-1.3In、0.01-0.06Co、0.1-0.3Cu(合金J)，和
38Bi、0.7-1.3Ag、0.001-0.01Mn(合金K)
实施例1
进行跌落冲击测试来测试所形成的焊料接头的机械性质。通常根据JESD22-B111标准来进行测试，变化是由屏蔽容器代替BGA部件。焊料接头的跌落冲击性能反映为在焊料接头失效之前所测试的组件持续的跌落数目。
测试结果显示在图5中。在将熔点为约138℃的合金A与非环氧焊剂A混合时，在屏蔽容器自跌落冲击测试失败之前的跌落数目为约400。通过混合相同合金A与环氧焊剂C，如本文中所公开的，跌落数目增加至大于900。
因此，可通过合金添加的方式以及通过使用所公开的环氧焊料膏的配制剂来改进跌落冲击性能。
实施例2
进行弯曲测试来测试所形成的焊料接头的机械性质。焊料接头的弯曲性能反映为在失效之前组件持续的弯曲循环数目。
测试结果显示在图6中。在混合合金A与非环氧焊剂A时，在屏蔽容器自撞击弯曲测试失败之前的弯曲循环数目为1060。通过混合相同合金A与环氧焊剂C，弯曲循环数目增加至1440。
因此，还可通过合金添加的方式以及通过使用环氧焊料膏的一些配制剂来改进撞击弯曲性质。
实施例3
进行了第二组跌落冲击测试，其中将各种合金组合物A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K和L与环氧焊剂C混合。
图7显示了跌落冲击测试结果。每个所得到的环氧焊料膏具有比实施例1中所讨论的混合有合金A的非环氧焊剂A更高的跌落冲击性能，由此证实了合金与焊剂之间的兼容性。
实施例4
进行了第二组弯曲测试，其中将各种合金组合物A、D、E、F、G、H、I、J、K和L与环氧焊剂C混合。
图8显示了撞击弯曲测试的结果。合金A、E和F的弯曲循环数目高于关于实施例1所讨论的混合有合金A的非环氧焊剂A。然而，合金D、G、H、I、J和K显示出更低的撞击弯曲性质。
实施例5
进行了第三组跌落冲击测试，其中将各种环氧焊剂A、B、C、D和E与合金A混合。
结果显示在图9中。这些结果证实了：通过改变环氧焊剂化学组成，合金A的跌落冲击性质明显增加。
实施例6
进行了第三组弯曲测试，其中将各种环氧焊剂A、B、C、D和E与合金A混合。
结果显示在图10中。这些结果证实了，这些新环氧焊剂化学组成如何比合金A和环氧焊剂A的环氧焊料膏导致改进的撞击弯曲性质。
应了解，本文所讨论的组合物和方法的实施方案在应用中并不限于本文所述的构造和配置的细节。所述组合物和方法能够在其它实施方案中实施且能够以各种方式实践或进行。具体实施的实施例在本文中仅出于说明性目的而提供且并不意欲为限制性的。特别地，与任何一个或多个实施方案相关而讨论的行为、要素和特征不旨在从任何其它实施方案中的类似作用排除。
另外，本文所使用的措辞和术语是为了说明的目的且不应视为限制。本文所用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变化形式意指涵盖其后所列出的项目及其等效物以及其它项目。
以上描述了至少一个实施方案的若干方面，应了解的是，本领域技术人员将易于做出各种替代、改变和改进。这样的替代、改变和改进旨在作为本公开内容的一部分且旨在处于本发明的范围内。因此，前述说明和附图仅是举例。

Claims (25)

1.一种环氧焊料膏，包含环氧焊剂和合金，该环氧焊剂包含：
20重量％至40重量％的有机高沸点溶剂；
5重量％至15重量％的多官能型环氧树脂；
15重量％至30重量％的具有高分子量的环氧树脂；
15重量％至30重量％的含有酚基的硬化剂；
2重量％至6重量％的基于酐的液体硬化剂；
10重量％至20重量％的羧酸，作为活化剂；
2重量％至8重量％的经取代的芳族胺，作为催化剂；
1重量％至5重量％的基于磷杂环戊二烯的盐，作为催化剂；
0.1重量％至2重量％的基于酰胺的催化剂；
0.1重量％至2重量％的粘结剂；及
0.1重量％至4重量％的液体型应力调节剂，该合金包含：
30重量％至65重量％的铋；
银；
至少一种以下组分：金、铬、铟、磷、铜、钴、锗、锰、镍、锌、钛、镓、铁、锑、铝、碲、硒、钙、钒、钼、铂和镁；和
余量的锡，以及不可避免的杂质，
其中配置该合金以在介于140℃与200℃之间的焊接温度下软熔。
2.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，其中该合金进一步包含：
0.01重量％至10重量％的银；和
0.01重量％至10重量％的铜。
3.根据权利要求2所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含以下中的一种或多种：
0.001重量％至1重量％的钴；
0.001重量％至1重量％的镍；
0.001重量％至3重量％的铟；
0.001重量％至4重量％的锑；
0.001重量％至1重量％的钛；
0.001重量％至3重量％的镓；
0.001重量％至1重量％的锰；
0.001重量％至1重量％的锗；
0.001重量％至1重量％的锌；
0.001重量％至1重量％的铁；
0.001重量％至1重量％的金；
0.001重量％至1重量％的铬；
0.001重量％至1重量％的磷；
0.001重量％至1重量％的铝；
0.001重量％至1重量％的碲；
0.001重量％至1重量％的硒；
0.001重量％至1重量％的钙；
0.001重量％至1重量％的钒；
0.001重量％至1重量％的钼；
0.001重量％至1重量％的铂；
0.001重量％至1重量％的镁；和
0.001重量％至1重量％的稀土元素。
4.根据权利要求2所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含0.001重量％至1重量％的钴。
5.根据权利要求2所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含0.001重量％至1重量％的镍。
6.根据权利要求2所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含0.001重量％至3重量％的铟。
7.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，其中配置该合金以在低于200℃的焊接温度下软熔。
8.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，其中配置该合金以在介于170℃与200℃之间的焊接温度下软熔。
9.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，赋予改进或增强的与以下中的至少一种相关的焊料接头性质：跌落冲击、热循环、热冲击、剪切强度、挠曲强度性能和/或其它热-机械性能属性。
10.一种改进或增强与跌落冲击、热循环、热冲击、剪切强度、挠曲强度性能和/或其它热-机械性能属性中的至少一种相关的焊料接头性质的方法，该方法包括施加根据权利要求9所述的环氧焊料膏的步骤。
11.一种焊料接头，采用根据权利要求1所述的环氧焊料膏形成。
12.一种形成焊料接头的方法，采用根据权利要求1所述的环氧焊料膏。
13.一种印刷电路板组件，包括印刷电路板、屏蔽容器和在该印刷电路板与该屏蔽容器之间形成的焊料接头，其中该焊料接头通过根据权利要求1所述的环氧焊料膏形成。
14.根据权利要求13所述的印刷电路板组件，其中印刷电路板进一步包含铜垫。
15.根据权利要求14所述的印刷电路板组件，进一步包括在该焊料接头与该屏蔽容器之间以及该焊料接头与该铜垫之间的界面处形成的金属间化合物。
16.根据权利要求13所述的印刷电路板组件，其中配置该组件以在跌落冲击测试中承受至少900次跌落，该跌落冲击测试在JESD22-B111标准的变化形式下实施，其中由屏蔽容器代替BGA部件。
17.一种环氧焊料膏，包含环氧焊剂和合金，该环氧焊剂包含：
20重量％至40重量％的有机高沸点溶剂；
5重量％至15重量％的多官能型环氧树脂；
15重量％至30重量％的具有高分子量的环氧树脂；
15重量％至30重量％的含有酚基的硬化剂；
2重量％至6重量％的基于酐的液体硬化剂；
10重量％至20重量％的羧酸，作为活化剂；
2重量％至8重量％的经取代的芳族胺，作为催化剂；
1重量％至5重量％的基于磷杂环戊二烯的盐，作为催化剂；
0.1重量％至2重量％的基于酰胺的催化剂；
0.1重量％至2重量％的粘结剂；及
0.1重量％至4重量％的液体型应力调节剂，该合金包含：
10重量％或更少的铋或30重量％至65重量％的铋；
银；
10重量％或更少的铟；
10重量％或更少的铜；和
余量的锡，以及不可避免的杂质，
其中配置该合金以在介于200℃与240℃之间的焊接温度下软熔。
18.根据权利要求17所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含以下组分中的一种或多种：
金、铬、磷、钴、锌、锗、锰、镍、钛、镓、铁、锑、碲、铝、硒、钙、钒、钼、铂、镁和稀土元素。
19.根据权利要求17所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含以下中的一种或多种：
0.001重量％至1重量％的钴；
0.001重量％至1重量％的镍；
0.001重量％至4重量％的锑；
0.001重量％至1重量％的钛；
0.001重量％至3重量％的镓；
0.001重量％至1重量％的锰；
0.001重量％至1重量％的锗；
0.001重量％至1重量％的锌；
0.001重量％至1重量％的铁；
0.001重量％至1重量％的金；
0.001重量％至1重量％的铬；
0.001重量％至1重量％的磷；
0.001重量％至1重量％的铝；
0.001重量％至1重量％的碲；
0.001重量％至1重量％的硒；
0.001重量％至1重量％的钙；
0.001重量％至1重量％的钒；
0.001重量％至1重量％的钼；
0.001重量％至1重量％的铂；
0.001重量％至1重量％的镁；和
0.001重量％至1重量％的稀土元素。
20.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含：
10重量％或更少的银；
10重量％或更少的铜；和
余量的锡，以及任何不可避免的杂质。
21.根据权利要求20所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含以下中的一种或多种：
10重量％或更少的铋；
1重量％或更少的镍；
1重量％或更少的钛；
1重量％或更少的钴；
5重量％或更少的铟；
1重量％或更少的锌；
1重量％或更少的砷；
1重量％或更少的锰；
1重量％或更少的铬；
1重量％或更少的锗；
1重量％或更少的铁；
1重量％或更少的铝；
1重量％或更少的磷；
1重量％或更少的金；
1重量％或更少的镓；
1重量％或更少的碲；
1重量％或更少的硒；
1重量％或更少的钙；
1重量％或更少的钒；
1重量％或更少的钼；
1重量％或更少的铂；
1重量％或更少的镁；和
1重量％或更少的稀土元素。
22.根据权利要求1所述的环氧焊料膏，该合金包含
10重量％或更少的铜。
23.根据权利要求22所述的环氧焊料膏，该合金进一步包含以下中的一种或多种：
10重量％或更少的铋；
1重量％或更少的镍；
1重量％或更少的钛；
1重量％或更少的钴；
5重量％或更少的铟；
1重量％或更少的锌；
1重量％或更少的砷；
1重量％或更少的锰；
1重量％或更少的铬；
1重量％或更少的锗；
1重量％或更少的铁；
1重量％或更少的铝；
1重量％或更少的磷；
1重量％或更少的金；
1重量％或更少的镓；
1重量％或更少的碲；
1重量％或更少的硒；
1重量％或更少的钙；
1重量％或更少的钒；
1重量％或更少的钼；
1重量％或更少的铂；
1重量％或更少的镁；和
1重量％或更少的稀土元素。
24.一种改进焊料膏残余物与底部填充物材料之间的相互作用的方法，包括使用根据权利要求1所述的环氧焊料膏。
25.根据权利要求24所述的方法，其中该环氧焊料膏包含与该底部填充物材料相容或相同的焊剂材料。
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