TW202120705A - 具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏及其製備方法，其係分別製做出錫合金粉末、奈米金屬粉末、稀土合金粉末之後，再與助焊劑混合製成具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，而該錫合金粉末為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末的其中一種或多種的混合，該奈米金屬粉末為銅粉、鎳粉、鈦粉、鈷粉和金粉的其中一種或多種的混合，該助焊劑包含有氫化松香、二乙二醇單己醚、丁二酸、甲基苯駢三氮唑和檸檬酸。
Description
本發明係有關於一種焊錫膏；更詳而言之，特別係關於一種具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏及其製備方法。
隨著通信設備以及集成電路的高速化和高密度化，使得半導體裝置也越做越複雜，業界亦對於封裝技術有了更高的標準，也因此發展出了多層封裝的技術。
而為了提高多層封裝的生產速度，在焊接印刷電路板時會在A面焊接好後馬上接續B面的焊接 ，且在焊接時印刷電路板溫度通常會升高到240℃以上，因此若是採用一般熔點約在216℃的焊錫膏來進行焊接，會造成焊接B面時因印刷電路板溫度升高而使A面的焊接點再次熔解，導致A面的焊接品質受到嚴重影響；而若改採用高熔點的焊錫膏雖然能克服焊接點再次熔解的問題，但高熔點焊錫膏的價格高昂且需要用更高的溫度才能使其熔解，這也代表需要消耗更多的成本，故形成了現有的焊錫膏在使用上無法在成本和性能間找到平衡點的情形。
有鑑於此，本案申請人遂依其多年從事相關領域之研發經驗，針對前述之缺失進行深入探討，並依前述需求積極尋求解決之道，歷經長時間的努力研究與多次測試，終於完成本發明。
本發明之主要目的在於提供一種能避免因多次焊接而造成印刷電路板上的焊點再次熔解，且熔點又不會過高的焊錫膏。
為達上述目的，本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其係包含有錫合金粉末、奈米金屬粉末、稀土合金粉末和助焊劑。
所述錫合金粉末為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末的其中一種或多種的混合。
所述奈米金屬粉末為銅粉、鎳粉、鈦粉、鈷粉和金粉的其中一種或多種的混合。
所述助焊劑包含有氫化松香、二乙二醇單己醚、丁二酸、甲基苯駢三氮唑和檸檬酸。
另外，本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法，其係包含有錫合金粉末製備步驟、奈米金屬粉末製備步驟、稀土合金粉末製備步驟、助焊劑製備步驟以及焊錫膏混合步驟。
所述錫合金粉末製備步驟係包含有下列步驟：
A. 將質量比1.5~5：6.5~11的錫和銀通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銀母合金倒入容器中等待冷卻。
B. 將質量比0.4~2.8：8~15的錫和銅通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銅母合金倒入容器中等待冷卻。
C. 將質量比0.5~3：7~12的錫和銻通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至650℃~800℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銻母合金倒入容器中等待冷卻。
D. 將經步驟A、B、C中所製得的錫銀母合金、錫銅母合金、錫銻母合金的其中一種或多種倒入容器中，接著於200℃~300℃的溫度下加入800~1500克的錫粉，並充分混合並攪拌45~75分鐘後再靜置160~200分鐘。
E. 當該容器溫度降至150℃~180℃時，將7~23克的鉀金屬粉末加入至容器中並攪拌45~75分鐘後，再將該容器加熱至200℃~300℃後並靜置10~30分鐘後，把容器內的金屬合金舀出。
F. 透過霧化成型設備將舀出的金屬合金製成錫合金粉末，再將錫合金粉末進行分級篩選後備用。
所述奈米金屬粉末製備步驟係包含有下列步驟：
G. 將銅、鎳、鈦、鈷、金的其中一種或多種金屬進形熔煉後，再透過離心分級機篩選後製成奈米金屬粉末備用。
所述稀土合金粉末製備步驟係包含有下列步驟：
H. 透過粉末成型設備將稀土合金製成稀土合金粉末，再將稀土合金粉末進行分級篩選後備用。
所述助焊劑製備步驟係包含有下列步驟：
I. 將氫化松香置入反應釜中並於120℃~140℃的溫度下攪拌熔化後加入二乙二醇單己醚進行攪拌，待反應釜溫度降至80℃~110℃後加入丁二酸和甲基苯駢三氮唑並在次進行攪拌，接著當反應釜溫度降至40℃~50℃後加入檸檬酸後再一次進行攪拌，最後當反應釜溫度降至常溫後即取得助焊劑，其中，氫化松香：二乙二醇單己醚：丁二酸：甲基苯駢三氮唑：檸檬酸的質量比例介於3~8：1~6：0.1~0.8：0.03~0.1：0.01~0.2之間。
所述焊錫膏混合步驟係包含有下列步驟：
J. 將步驟I所製得的助焊劑、步驟F所製得的錫合金粉末、步驟G所製得的奈米金屬粉末、步驟H所製得的稀土合金粉末加入攪拌機中，並在真空的環境下攪拌均勻後進形分裝後並保存於2℃~10℃的環境中，而此時即完成焊錫膏的製備。
為期許本發明之目的、功效、特徵及結構能夠有更為詳盡之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式說明如後。
本發明之主要目的在於提供一種能避免因多次焊接而造成印刷電路板上的焊點熔解，且熔點又不會過高的焊錫膏。
為達上述目的，本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其係包含有錫合金粉末、奈米金屬粉末、稀土合金粉末和助焊劑。
所述錫合金粉末為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末的其中一種或多種的混合，此外，該錫合金粉末還可為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末、錫鉛合金粉末的其中一種或多種的混合，又當該錫合金粉末包含有錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末、錫鉛合金粉末時，該錫合金粉末中錫：鉛：銀：銅：銻的質量比例介於1~98：0.1~95：0.5~5：0.01~1：5~30之間。
所述奈米金屬粉末為銅粉、鎳粉、鈦粉、鈷粉和金粉的其中一種或多種的混合，而當該奈米金屬粉末包含有銅、鎳、鈦、鈷和金時，該奈米金屬粉末中銅：鎳：鈦：鈷：金的質量比例介於2~60：0.5~15：0.1~5：0.1~5：0.1~10之間。
所述助焊劑包含有氫化松香、二乙二醇單己醚、丁二酸、甲基苯駢三氮唑和檸檬酸。
此外，該稀土合金粉和和該奈米金屬粉末混合的質量比例介於0.01~2：98~99.99之間。
請參閱圖1，圖1為本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法流程示意圖。
另外，本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法１，其係包含有錫合金粉末製備步驟１１、奈米金屬粉末製備步驟１２、稀土合金粉末製備步驟１３、助焊劑製備步驟１４以及焊錫膏混合步驟１５。
所述錫合金粉末製備步驟１１係包含有下列步驟：
A. 將質量比1.5~5：6.5~11的錫和銀通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銀母合金倒入容器中等待冷卻。
B. 將質量比0.4~2.8：8~15的錫和銅通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銅母合金倒入容器中等待冷卻。
C. 將質量比0.5~3：7~12的錫和銻通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至650℃~800℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銻母合金倒入容器中等待冷卻。
D. 將經步驟A、B、C中所製得的錫銀母合金、錫銅母合金、錫銻母合金的其中一種或多種倒入容器中，接著於200℃~300℃的溫度下加入800~1500克的錫粉，並充分混合並攪拌45~75分鐘後再靜置160~200分鐘。
E. 當該容器溫度降至150℃~180℃時，將7~23克的鉀金屬粉末加入至容器中並攪拌45~75分鐘後，再將該容器加熱至200℃~300℃後並靜置10~30分鐘後，把容器內的金屬合金舀出。
F. 透過霧化成型設備將舀出的金屬合金製成錫合金粉末，再將錫合金粉末進行分級篩選，並選出尺寸介於2~150μm的錫合金粉末後備用。
所述奈米金屬粉末製備步驟１２係包含有下列步驟：
G. 將銅、鎳、鈦、鈷、金的其中一種或多種金屬進形熔煉後，再透過離心分級機篩選，後並選出尺寸介於2~200μm的奈米金屬粉末備用。
所述稀土合金粉末製備步驟１３係包含有下列步驟：
H. 透過粉末成型設備將稀土合金製成稀土合金粉末，再將稀土合金粉末進行分級篩選後備用。
所述助焊劑製備步驟１４係包含有下列步驟：
I. 將氫化松香置入反應釜中並於120℃~140℃的溫度下攪拌熔化後加入二乙二醇單己醚進行攪拌，待反應釜溫度降至80℃~110℃後加入丁二酸和甲基苯駢三氮唑並在次進行攪拌，接著當反應釜溫度降至40℃~50℃後加入檸檬酸後再一次進行攪拌，最後當反應釜溫度降至常溫後即取得助焊劑，其中，氫化松香：二乙二醇單己醚：丁二酸：甲基苯駢三氮唑：檸檬酸的質量比例介於3~8：1~6：0.1~0.8：0.03~0.1：0.01~0.2之間。
所述焊錫膏混合步驟１５係包含有下列步驟：
J. 將步驟I所製得的助焊劑、步驟F所製得的錫合金粉末、步驟G所製得的奈米金屬粉末、步驟H所製得的稀土合金粉末加入攪拌機中，並在真空的環境下攪拌均勻後進形分裝後並保存於2℃~10℃的環境中，而此時即完成焊錫膏的製備。
另外，該錫合金粉末製備步驟１１中還可包含有錫鉛合金的製備，該錫鉛合金的製備係將質量比48~65：35~53的錫和鉛通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1300℃~1400℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫鉛母合金倒入容器中等待冷卻，接著將經步驟A、B、C中所製得的錫銀母合金、錫銅母合金、錫銻母合金和前述錫鉛合金的其中一種或多種倒入容器中，接著於200℃~300℃的溫度下加入800~1500克的錫粉，並充分混合並攪拌45~75分鐘後再靜置160~200分鐘，再來當該容器溫度降至150℃~180℃時，將7~23克的鉀金屬粉末加入至容器中並攪拌45~75分鐘後，再將該容器加熱至200℃~300℃後並靜置10~30分鐘後，把容器內的金屬合金舀出，最後透過霧化成型設備將舀出的金屬合金製成錫合金粉末，再將錫合金粉末進行分級篩選，並選出尺寸介於2~150μm的錫合金粉末後備用。
故，本發明在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類結構之技術資料文獻後，確實未發現有相同或近似之構造存在於本案申請之前，因此本案應已符合『創作性』、『合於產業利用性』以及『進步性』的專利要件，爰依法提出申請之。
唯，以上所述者，僅係本發明之較佳實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之其它等效結構變化者，理應包含在本發明之申請專利範圍內。
１:具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法
１１:錫合金粉末製備步驟
１２:奈米金屬粉末製備步驟
１３:稀土合金粉末製備步驟
１４:助焊劑製備步驟
１５:焊錫膏混合步驟
圖1：本發明具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法流程示意圖。
無。
1:具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法
11:錫合金粉末製備步驟
12:奈米金屬粉末製備步驟
13:稀土合金粉末製備步驟
14:助焊劑製備步驟
15:焊錫膏混合步驟
Claims (10)
- 一種具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其係包含有錫合金粉末、奈米金屬粉末、稀土合金粉末和助焊劑； 所述錫合金粉末為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末的其中一種或多種的混合； 所述奈米金屬粉末為銅粉、鎳粉、鈦粉、鈷粉和金粉的其中一種或多種的混合； 所述助焊劑包含有氫化松香、二乙二醇單己醚、丁二酸、甲基苯駢三氮唑和檸檬酸。
- 如請求項1所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其中，該錫合金粉末為錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末、錫鉛合金粉末的其中一種或多種的混合。
- 如請求項2所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其中，該錫合金粉末包含有錫銀合金粉末、錫銻合金粉末、錫銅合金粉末、錫鉛合金粉末時，該錫合金粉末中錫：鉛：銀：銅：銻的質量比例介於1~98：0.1~95：0.5~5：0.01~1：5~30之間。
- 如請求項1所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其中，該奈米金屬粉末包含有銅、鎳、鈦、鈷和金時，該奈米金屬粉末中銅：鎳：鈦：鈷：金的質量比例介於2~60：0.5~15：0.1~5：0.1~5：0.1~10之間。
- 如請求項1所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其中，該稀土合金粉：奈米金屬粉末的質量比例介於0.01~2：98~99.99之間。
- 如請求項1所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏，其中，該助焊劑中氫化松香：二乙二醇單己醚：丁二酸：甲基苯駢三氮唑：檸檬酸的質量比例介於3~8：1~6：0.1~0.8：0.03~0.1：0.01~0.2之間。
- 一種具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法，其係包含有錫合金粉末製備步驟、奈米金屬粉末製備步驟、稀土合金粉末製備步驟、助焊劑製備步驟以及焊錫膏混合步驟； 所述錫合金粉末製備步驟係包含有下列步驟： A. 將質量比1.5~5：6.5~11的錫和銀通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銀母合金倒入容器中等待冷卻； B. 將質量比0.4~2.8：8~15的錫和銅通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1100℃~1200℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銅母合金倒入容器中等待冷卻； C. 將質量比0.5~3：7~12的錫和銻通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至650℃~800℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫銻母合金倒入容器中等待冷卻； D. 將經步驟A、B、C中所製得的錫銀母合金、錫銅母合金、錫銻母合金的其中一種或多種倒入容器中，接著於200℃~300℃的溫度下加入800~1500克的錫粉，並充分混合並攪拌45~75分鐘後再靜置160~200分鐘； E. 當該容器溫度降至150℃~180℃時，將7~23克的鉀金屬粉末加入至容器中並攪拌45~75分鐘後，再將該容器加熱至200℃~300℃後並靜置10~30分鐘後，把容器內的金屬合金舀出； F. 透過霧化成型設備將舀出的金屬合金製成錫合金粉末，再將錫合金粉末進行分級篩選後備用； 所述奈米金屬粉末製備步驟係包含有下列步驟： G. 將銅、鎳、鈦、鈷、金的其中一種或多種金屬進形熔煉後，再透過離心分級機篩選後製成奈米金屬粉末備用； 所述稀土合金粉末製備步驟係包含有下列步驟： H. 透過粉末成型設備將稀土合金製成稀土合金粉末，再將稀土合金粉末進行分級篩選後備用； 所述助焊劑製備步驟係包含有下列步驟： I. 將氫化松香置入反應釜中並於120℃~140℃的溫度下攪拌熔化後加入二乙二醇單己醚進行攪拌，待反應釜溫度降至80℃~110℃後加入丁二酸和甲基苯駢三氮唑並在次進行攪拌，接著當反應釜溫度降至40℃~50℃後加入檸檬酸後再一次進行攪拌，最後當反應釜溫度降至常溫後即取得助焊劑，其中，氫化松香：二乙二醇單己醚：丁二酸：甲基苯駢三氮唑：檸檬酸的質量比例介於3~8：1~6：0.1~0.8：0.03~0.1：0.01~0.2之間； 所述焊錫膏混合步驟係包含有下列步驟： J. 將步驟I所製得的助焊劑、步驟F所製得的錫合金粉末、步驟G所製得的奈米金屬粉末、步驟H所製得的稀土合金粉末加入攪拌機中，並在真空的環境下攪拌均勻後進形分裝後並保存於2℃~10℃的環境中，而此時即完成焊錫膏的製備。
- 如請求項7所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法，其中，該錫合金粉末製備步驟中包含有錫鉛合金的製備，該錫鉛合金的製備係將質量比48~65：35~53的錫和鉛通過進料口加入到熔爐中，並待該熔爐的溫度加熱至1300℃~1400℃後將其傾斜，將經由該熔爐煉製而成的錫鉛母合金倒入容器中等待冷卻。
- 如請求項7所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法，其中，該錫合金粉末的尺寸介於2~150μm。
- 如請求項7所述之具有奈米顆粒且能在高溫環境使用的焊錫膏製備方法，其中，該奈米金屬粉末的尺寸介於2~200
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