CN107825001B - 一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，按重量百分比计，包括50‑80wt％的SnBi焊膏以及20‑50wt％的导电银胶；导电银胶按质量占比计，包括65‑67％的Ag以及35‑33％的助剂；助剂包括：双酚A环氧树脂、固化剂、偶联剂、稀释剂、促进剂以及消泡剂；还提供了制备上述焊膏的方法：分别制备所述SnBi焊膏及所述导电银胶；将制备的焊膏及导电银胶按照相应比例混合均匀，得到所述银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏；采用上述技术方案，通过掺入银颗粒的改性焊膏具有较好的喷印性能，制备而成的银颗粒改性喷印焊膏无铅无卤，使用时环保无害且润湿性良好，在喷印时点径均匀，高度一致，焊点光滑饱满，机械性能优良。

Description

一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子焊接领域，具体来说为一种锡铋喷印焊膏。
背景技术
随着摩尔定律出现拐点，半导体制造技术面临挑战。表面组装技术工业走向更高元件密度的微型封装，传统的网版印刷技术逐渐不能满足需求。喷印技术逐渐进入人们的视线，其主要的优点为：喷印速度快，最高喷印效率可达 30000cph；无需制作网版，更容易实现定制化生产；可以自动检查喷印点质量，可加入人工智能控制单元。
锡粉粒径对于喷印技术有较大影响。目前适用于喷印技术的焊锡膏产品中，锡粉粒径为7#(2-11μm)或8#(2-8μm)粉。当锡粉粒径大时，容易堵塞喷头，影响喷印锡膏质量。锡粉粒径小，则会发生团聚现象，降低锡膏的润湿性，在后续的回流工艺过程中容易发生飞溅，形成桥连、短路等。因此，研发适用于喷印技术的无铅锡膏对于喷印技术的推广和使用有着极大的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术所存在的不足，提供一款适用于喷印技术的锡膏。
为实现上述目的，本发明提供一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，其所采用的技术方案为：
按重量百分比计，包括50-80wt％的SnBi焊膏以及20-50wt％的导电银胶；所述导电银胶按质量占比计，包括65-67％的Ag以及35-33％的助剂；所述助剂包括：双酚A环氧树脂、用于促进固化的固化剂和促进剂、偶联剂(用于在导电银胶中起到增强材料的机械性能和改善环氧树脂与无机填料之间相容性)、用于调整胶体粘度的稀释剂，以及用于消除搅拌过程中产生的气泡的消泡剂。
进一步的，所述助剂中各组分按重量百分比计：双酚A环氧树脂为60-80wt％、固化剂为10-20wt％、偶联剂为1-5wt％、稀释剂为10-20wt％、促进剂为0.5-0.7wt％，以及消泡剂为余量。进一步的，所述助剂中各组分按重量百分比计优选：双酚A环氧树脂为70-80wt％、固化剂为10-13wt％、偶联剂为 1-1.5wt％、稀释剂为10-13wt％、促进剂为0.5-0.7wt％，以及消泡剂为余量。
进一步的，所述固化剂为三乙醇胺、甲基六氢邻苯、三氰二胺的至少一种；所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种；所述稀释剂为十二至十四缩水甘油醚、甲醇、乙二醇一乙醚的至少一种；所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、二乙基二硫代氨基甲酸锌的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯和聚醚硅油的至少一种。
进一步的，所述SnBi焊膏由85-86.5wt％的SnBi焊料以及13.5-15wt％的助焊剂组成；所述助焊剂按重量百分比计，包括：35-45wt％的溶剂，5-10wt％的活性剂，7-10wt％的触变剂及余量的松香。
进一步的，所述溶剂为三甘醇甲醚和/或山梨醇，主要作用为溶解其它助剂；所述活性剂为二乙二醇己醚、丁二酸、己二酸、戊二酸中的至少一种，其作用是保证足够的活性，同时清除焊盘表面存在的氧化层，提供良好的润湿性；所述触变剂为氢化蓖麻油和聚酰胺蜡的至少一种，主要提高焊膏的接触变形性能。
本发明还提供了一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏的制备方法，其技术方案为：包括以下步骤：
S1.分别制备所述SnBi焊膏及所述导电银胶；
S2.将上述配制的焊膏及导电银胶按照相应比例混合均匀，得到所述银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏。
进一步的，所述导电银胶制备过程包括以下步骤：
S111.分别称取相应比例的固化剂、偶联剂、稀释剂、促进剂和消泡剂，搅拌均匀后，与搅拌均匀的双酚A环氧树脂研磨3-5道次，得到所述助剂；
S112.称取相应比例的银粉，与S111中得到的助剂混合搅拌均匀后，再次研磨4-5个道次，至均匀不变色，得到所述导电银胶。
进一步的，所述SnBi焊膏的制备过程包括以下步骤：
S121.称取相应比例的溶剂和成膜剂，80-100℃温度加热下搅拌均匀；然后自然冷却的过程中，加入相应比例的触变剂和活性剂，得到所述助焊剂；
S122.称取SnBi焊料，与S121得到的助焊剂混合，得到所述SnBi焊膏。
跟进一步的，步骤S2中将SnBi焊膏与导电银胶混合时，先用振荡器进行机械搅拌，然后用超声仪进行超声振荡。
采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供了一种银颗粒改性喷印焊膏的制备方法，包括第一阶段焊膏制备的成分，第二阶段导电银胶的成分，以及第三阶段混合过程的焊膏与导电银胶混合方法。发明工艺程序严密，实施严谨；与单纯的42Sn58Bi焊膏相比，通过本发明方法掺入银颗粒的改性焊膏具有较好的喷印性能。
(2)本发明制备而成的银颗粒改性喷印焊膏无铅无卤，使用时环保无害且润湿性良好，在喷印时点径均匀，高度一致，焊点光滑饱满，机械性能优良。
附图说明
图1实施例1喷印点体式显微图像(40倍)；
图2实施例2喷印点体式显微图像(40倍)；
图3实施例3喷印点体式显微图像(40倍)；
图4实施例4喷印点体式显微图像(40倍)；
图5实施例1喷印点3D形貌照片；
图6实施例2喷印点3D形貌照片；
图7实施例3喷印点3D形貌照片；
图8实施例4喷印点3D形貌照片；
图9.实施例1-4蠕变曲线；
图10.实施例1-4蠕变恢复率；
图11.银粉颗粒加入改变焊膏喷印性能原理；
图12.助焊剂制备过程图；
图13.焊膏制备过程图。
具体实施方式
实施例1：
(1)焊膏的制备：取42Sn58Bi颗粒(5号粉)，按照锡粉末和助焊剂质量比17:3通过搅拌制备焊膏。先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后放于搅拌机进行搅拌。
(2)导电银胶的制备：取银粉颗粒(2-10μm)，按照银粉颗粒和助焊剂质量比13:7通过搅拌制备导电银胶。助焊剂成分见下表。
Figure RE-GDA0001528734530000041
(3)银颗粒改性喷印焊膏的制备：将步骤(1)(2)中所制备的焊膏与导电银胶按照1:1的比例混合，先利用螺旋振荡器进行机械搅拌，然后用超声清洗器进行超声振荡，搅拌均匀，焊膏完成。
实施例2：
(1)焊膏的制备：取42Sn58Bi颗粒(5号粉)，按照锡粉末和助焊剂质量比17:3通过搅拌制备焊膏。先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后放于搅拌机进行搅拌。
(2)导电银胶的制备：取银粉颗粒(2-10μm)，按照银粉颗粒和助焊剂质量比13:7通过搅拌制备导电银胶。
(3)银颗粒改性喷印焊膏的制备：将步骤(1)(2)中所制备的焊膏与导电银胶按照13:7的比例混合，先利用螺旋振荡器进行机械搅拌，然后用超声清洗器进行超声振荡，搅拌均匀，焊膏完成。
实施例3：
(1)焊膏的制备：取42Sn58Bi颗粒(5号粉)，按照锡粉末和助焊剂质量比17:3通过搅拌制备焊膏。先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后放于搅拌机进行搅拌。
(2)导电银胶的制备：取银粉颗粒(2-10μm)，按照银粉颗粒和助焊剂质量比13:7通过搅拌制备导电银胶。
(3)银颗粒改性喷印焊膏的制备：将步骤(1)(2)中所制备的焊膏与导电银胶按照4:1的比例混合，先利用螺旋振荡器进行机械搅拌，然后用超声清洗器进行超声振荡，搅拌均匀，焊膏完成。
实施例4：
(1)焊膏的制备：取42Sn58Bi颗粒(5号粉)，按照锡粉末和助焊剂质量比21:4通过搅拌制备焊膏。先手工搅拌至没有明显干粉的程度，然后放于搅拌机进行搅拌。
(2)导电银胶的制备：取银粉颗粒(2-10μm)，按照银粉颗粒和助焊剂质量比13:7通过搅拌制备导电银胶。(3)银颗粒改性喷印焊膏的制备：将步骤(1) (2)中所制备的焊膏与导电银胶按照4:1的比例混合，先利用螺旋振荡器进行机械搅拌，然后用超声清洗器进行超声振荡，搅拌均匀，焊膏完成。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，其特征在于，按重量百分比计，包括50-80wt％的SnBi焊膏以及20-50wt％的导电银胶；
所述SnBi焊膏由85-86.5wt％的SnBi焊料以及13.5-15wt％的助焊剂组成；所述助焊剂按重量百分比计，包括：35-45wt％的溶剂，5-10wt％的活性剂，7-10wt％的触变剂及余量的松香；
所述导电银胶按质量占比计，包括65-67％的Ag以及35-33％的助剂；
所述助剂中各组分按重量百分比计：双酚A环氧树脂为60wt％、固化剂为10-20wt％、偶联剂为1-5wt％、稀释剂为10-20wt％、促进剂为0.5-0.7wt％，以及消泡剂为余量。
2.根据权利要求1所述的一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，其特征在于，所述助剂中各组分按重量百分比计：双酚A环氧树脂为70wt％、固化剂为10-13wt％、偶联剂为1-1.5wt％、稀释剂为10-13wt％、促进剂为0.5-0.7wt％，以及消泡剂为余量。
3.根据权利要求1-2之一所述的一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，其特征在于，所述固化剂为三乙醇胺、甲基六氢邻苯、三氰二胺的至少一种；所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、氯丙基甲基二甲氧基硅烷的至少一种；所述稀释剂为十二至十四缩水甘油醚、甲醇、乙二醇一乙醚的至少一种；所述促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、二乙基二硫代氨基甲酸锌的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯和聚醚硅油的至少一种。
4.根据权利要求1-2之一所述的一种银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏，其特征在于，所述溶剂为三甘醇甲醚和/或山梨醇；所述活性剂为二乙二醇己醚、丁二酸、己二酸、戊二酸中的至少一种；所述触变剂为氢化蓖麻油和聚酰胺蜡的至少一种。
5.一种制备权利要求1-4之一所述的银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.分别制备所述SnBi焊膏及所述导电银胶；
所述导电银胶制备过程包括以下步骤：
S111.分别称取相应比例的固化剂、偶联剂、稀释剂、促进剂和消泡剂，搅拌均匀后，与搅拌均匀的双酚A环氧树脂研磨3-5道次，得到所述助剂；
S112.称取相应比例的银粉，与S111中得到的助剂混合搅拌均匀后，再次研磨至均匀不变色，得到所述导电银胶；
所述SnBi焊膏的制备过程包括以下步骤：
S121.称取相应比例的溶剂和松香，80-100℃温度加热下搅拌均匀；然后自然冷却的过程中，加入相应比例的触变剂和活性剂，得到所述助焊剂；
S122.称取SnBi焊料，与S121得到的助焊剂混合，得到所述SnBi焊膏；
S2.将上述配制的焊膏及导电银胶按照相应比例混合均匀，先用振荡器进行机械搅拌，然后用超声仪进行超声振荡，得到所述银粉颗粒改性的锡铋喷印焊膏。
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