CN112743255B - 锡膏及其制备方法、发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锡膏及其制备方法、发光器件,该锡膏除了包括锡和助焊剂外,还包括防止该助焊剂挥发的防固化添加物,该防固化添加物的添加可保护锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间,使得锡膏能更好对满足在焊盘上作业时长较长各种应用场景;经试验测试,本发明提供的添加有防固化添加物的锡膏,至少可在18小时内都能保持膏状体,且表面不会形成雾状。
Description
技术领域
本发明涉及焊料领域,尤其涉及一种锡膏及其制备方法、发光器件。
背景技术
随着电子工业的发展,电子装置日趋复杂与精密,焊料的种类也随之增多,选择适用的焊料是一个科学化的系统工程,工程人员所挑选的焊料不但要配合生产的需要,同时也要注意到副作用的产生及避免不良后果。
现有用于焊接电子器件(例如LED芯片)的焊料通常采用锡膏,锡膏由焊锡粉和助焊剂结合而成,其具有一定粘性和良好触变性的膏状体。在利用锡膏焊接过程中,助焊剂容易挥发,导致锡膏不能在长时间内保持膏状体,且由于助焊剂的挥发会在锡膏表面形成一层雾状;经验证,目前采用的锡膏在焊盘上5小时以内都会由于助焊剂挥发,由膏状体变为固化,且会在表面形成一层雾状;可见,现有的锡膏不能满足在焊盘上作业时长大于5小时的各种应用场景,例如大量LED芯片转移集成的Mini/Micro LED,在线制作时,在焊盘上的作业时长就大于5小时,也即要求焊盘上的锡膏保持膏状体且表面不能形成雾状的时长必须大于5小时,而目前对锡膏都不能满足该应用场景需求。因此,目前急需提供一种能满足在焊盘上作业时长较长的锡膏。
发明内容
本发明提供的一种锡膏及其制备方法、发光器件,解决现有锡膏在较短时间内会固化以及在表面形成雾状而不能满足在线作业时长较长的应用场景的问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种锡膏,包括锡,还包括助焊剂,防止所述助焊剂挥发的防固化添加物。
可选地,所述防固化添加物所占重量比为1%至5%。
可选地,所述防固化添加物包括锗。
可选地,所述防固化添加物还包括铟。
可选地,所述铟与所述锗的重量比为4:1至2:1。
可选地,所述铟与所述锗的重量比为3:1。
可选地,还包括金,所述金所占重量比为大于0,小于等于2%。
可选地,所述金所占重量比为1%,所述防固化添加物所占重量比为4%,余量为锡。
为解决上述技术问题,本发明实施例还提供一种如上所述的锡膏制备方法,包括:
将锡原料熔化后,加入防固化添加物原料,得原料混合物;
对所述原料混合物进行保温,搅拌,得到锡膏。
为解决上述技术问题,本发明实施例还提供一种发光器件,包括基板,固定于所述基板上的LED芯片,所述LED芯片通过如上所述的锡膏焊接在所述基板上。
有益效果
根据本发明提供的锡膏及其制备方法、发光器件,该锡膏除了包括锡和助焊剂外,还包括防止该助焊剂挥发的防固化添加物,该防固化添加物的添加可保护锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间,使得锡膏能更好对满足在焊盘上作业时长较长各种应用场景;经试验测试,本发明提供的添加有防固化添加物的锡膏,至少可在18小时内都能保持膏状体,且表面不会形成雾状。
进一步地,本发明提供的锡膏中的添加有防固化添加物中可包括锗,锗在室温下稳定性好,使得添加了锗的锡膏印刷更易成型、不坍塌,印刷一致性好,回流后收锡效果好,可避免短接现象;同时当锗的表面吸附了水蒸气可破坏氧化膜的性质而产生厚的氧化物,因此可保护锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间;另外,当温度超过250℃时,锗还可快速形成氧化层,从而可延长锡膏表面发灰/黑的时间,避免锡膏被快速氧化,保证到导电性能和导电率,提升可靠性。
进一步地,本发明提供的锡膏中的添加有防固化添加物中还可包括铟,从而可以提高合金延展性和粘接性,同时由于铟具有良好的催化活性,可进一步延长锡膏的固化时间,并且在过回流焊时促进锡膏更好的熔化,达到最佳效果。
附图说明
图1为本发明实施例一的锡膏制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本施例提供了一种可适用于在焊盘上作业时长大于5小时的各种应用场景的锡膏。该锡膏包括锡,还包括助焊剂,以及防止助焊剂挥发的防固化添加物。锡膏中添加了防固化添加物,可使得锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间,使得锡膏能更好对满足在焊盘上作业时长较长各种应用场景;例如可应用但不限于需要焊接大量LED芯片的Mini/Micro LED制作领域。
本实施例中锡膏中所包含的助焊剂能帮助和促进焊接过程,同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。应当理解的是,该本实施例中可根据具体应用需求灵活选择相应类型和成分的助焊剂。
应当理解的是,本实施例中的防固化添加物可以为任意能保护锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间,且又不影响锡膏正常焊接性能的任意材料。例如,本实施例提供的锡膏中的防固化添加物中可包括锗。经试验测试,锗在室温下稳定性好,使得添加了锗的锡膏印刷更易成型、不坍塌,印刷一致性好,回流后收锡效果好,可避免短接现象;同时当锗的表面吸附了水蒸气可破坏氧化膜的性质而产生厚的氧化物,因此可保护锡膏中助焊剂不易挥发,从而延长锡膏固化时间和锡膏表面被雾化的时间;另外,当温度超过250℃时,锗还可快速形成氧化层,从而可延长锡膏表面发灰/黑的时间,避免锡膏被快速氧化,保证到导电性能和导电率,提升可靠性。
应当理解的是,锡膏中防固化添加物所占重量比可以根据具体需求灵活设定。在本实施例中,锡膏中防固化添加物所占重量比为1%至5%;该重量比的具体取值可根据具体应用场景灵活选定。例如,防固化添加物所占重量比可为1%,1.5%,2%,2.5%,3%,3.5%,4%,4.5%,5%等。
应当理解的是,本实施例中的防固化添加物中可仅包括锗,也即防固化添加物为锗。且该锡膏中的锗所占重量比为1%至5%,例如可为1.1%,1.4%,2.1%,2.7%,3.6%,3.8%,4%,4.8%,5%等。
可选地,在本实施例的中,锡膏中的添加有防固化添加物中除了包括锗外,还可包括铟,铟的添加既可以提高合金延展性和粘接性,同时由于铟具有良好的催化活性,又可进一步延长锡膏的固化时间,并且在过回流焊时促进锡膏更好的熔化,达到最佳效果。也即,防固化添加物可包括锗和铟,且锗和铟一起在锡膏中所占的占重量比为1%至5%,例如可为1.0%,1.6%,2.0%,2.8%,3.0%,4.0%,4.3%,4.8%,5%等。
在本实施例中,当防固化添加物包括锗和铟时,铟与锗的具体重量比也可根据具体需求灵活设置。例如,在本实施例中,防固化添加物包括的锗和铟的重量比的取值为4:1至2:1。例如,可为4:1,3:1,或2:1等。
在本实施例中,锡膏中还可包括金,金在锡膏中所占重量比为大于0,小于等于2%,例如可为0.05%,0.08%,0.1%,0.5%,0.8%,1%,1.5%,1.8%,2%等;具体可根据应用场景灵活设定。例如,一种示例中金所占重量比为1%,防固化添加物所占重量比为4%,余量为锡。
本实施例还提供了一种如上所述的锡膏制备方法,请参见图1所示,包括:
S101:将锡原料熔化后,加入防固化添加物原料,得原料混合物。
其中锡原料和防固化添加物原料的重量比参见上述分析所示,且防固化添加物原料可仅包括锗原料,也可包括锗原料和铟原料。另外,根据需求,本步骤中还可加入相应重量比的金原料。且可以理解的是,本实施例中采用的锡原料、金原料、锗原料和铟原料可以为单质,锗原料也可采用锡锗中间合金。
本步骤中,可将锡原料加热至400℃-500℃以将其熔化。
S102:对得到的原料混合物进行保温,搅拌,得到锡膏。
本实施例中,保温的时间可为20-60分钟,搅拌频率可为每隔4-8分钟搅拌一次。
为了便于理解,本实施例下面以几个对比例进行示例说明。
对比例1:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:94:5分别取相应重量的金原料、锡原料和锗原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到400℃进行熔化,然后将金原料和锗原料加入,保温30分钟;每隔4分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例2:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:95:4分别取相应重量的金原料、锡原料和锗原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到450℃进行熔化,然后将金原料和锗原料加入,保温35分钟;每隔5分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例3:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:96:3分别取相应重量的金原料、锡原料和锗原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到460℃进行熔化,然后将金原料和锗原料加入,保温40分钟;每隔5分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例4:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为2:96:2分别取相应重量的金原料、锡原料和锗原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到500℃进行熔化,然后将金原料和锗原料加入,保温50分钟;每隔4分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例5:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为2:97:1分别取相应重量的金原料、锡原料和锗原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到500℃进行熔化,然后将金原料和锗原料加入,保温50分钟;每隔4分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例6:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:94:4:1分别取相应重量的金原料、锡原料、锗原料和铟原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到500℃进行熔化,然后将金原料、锗原料和铟原料加入,保温50分钟;每隔5分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例7:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:95:3:1分别取相应重量的金原料、锡原料、锗原料和铟原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到480℃进行熔化,然后将金原料、锗原料和铟原料加入,保温60分钟;每隔7分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例8:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为1:96:2:1分别取相应重量的金原料、锡原料、锗原料和铟原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到450℃进行熔化,然后将金原料、锗原料和铟原料加入,保温50分钟;每隔5分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对比例9:
锡膏的制备方法为:按质量百分比为2:95:2:1分别取相应重量的金原料、锡原料、锗原料和铟原料,将锡原料放入陶瓷柑祸中加热到460℃进行熔化,然后将金原料、锗原料和铟原料加入,保温450分钟;每隔8分钟搅拌一次使其均匀化,然后铸成合金锭得到锡膏。
对采用以上各对比例所示的制备方法所得到的锡膏,经试验测试,各对比例所得到的锡膏表面被雾化所需的时长、表面发灰/黑(也即被氧化)所需时长、以及固化所需时长(也即保持为膏体状时长)分别参见以下表1所示:
表1
可见,本实施例提供的锡膏,相对现有锡膏,加锗后锡膏印刷更易成型、不坍塌,印刷一致性好,回流后收锡效果好,避免短接现象;且加锗锡膏在焊盘上、在线作业时长可达18至28小时,而现有锡膏在焊盘上作业时长仅≤5小时,不能满足Mini/Micro LED等巨量电子器件移转集成产品的在线制作场景的需求,而本实施例提供的锡膏可很好的满足该需求。
另外,对于现有的加环氧树脂锡膏只能防止被氧化,但不能提高锡膏的寿命,环氧锡膏需要加入环氧树脂及固化剂,环氧树脂在室温环境下,易吸湿,最关键的是锡粉会活化环氧树脂,从而催化环氧树脂的固化反应,影响回流时锡粉的熔化聚合;因锡粉的催化作用,混合了环氧树脂的锡膏室温下存放时间短,同时,环氧树脂的耐高温性能也较差,易黄化,影响产品的性能;而本申请提供的锡膏具有固化所需时间长、抗氧化性能好、耐高温性能好,从而可以保证产品性能。
本实施例还提供了一种发光器件,包括基板,固定于该基板上的LED芯片,其中LED芯片通过如上所述的锡膏焊接在基板上。应当理解的是,基板上的LED芯片可以为Mini/Micro LED芯片,也可为正常尺寸的LED芯片;且基板上LED芯片的颗数可以为巨量数量级,也可为少量数量级,本实施例所提供的锡膏都适用。且应当理解的是,本实施例提供的锡膏并不限于应用于LED芯片的焊接,而是可应用于其他任意电子器件的焊接。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例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 (6)
1.一种锡膏,包括锡,其特征在于,还包括助焊剂,防止所述助焊剂挥发的防固化添加物;
所述防固化添加物所占重量比为1%至5%;所述防固化添加物包括锗和铟,所述铟与所述锗的重量比为4:1至2:1。
2.如权利要求1所述的锡膏,其特征在于,所述铟与所述锗的重量比为3:1。
3.如权利要求1或2所述的锡膏,其特征在于,还包括金,所述金所占重量比为大于0,小于等于2%。
4.如权利要求3所述的锡膏,其特征在于,所述金所占重量比为1%,所述防固化添加物所占重量比为4%,余量为锡。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的锡膏制备方法,其特征在于,包括:
将锡原料熔化后,加入防固化添加物原料,得原料混合物;
对所述原料混合物进行保温,搅拌,得到锡膏。
6.一种发光器件,其特征在于,包括基板,固定于所述基板上的LED芯片,所述LED芯片通过如权利要求1-4任一项所述的锡膏焊接在所述基板上。
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