本发明涉及焊料片制备技术领域，具体为一种双层焊料片及其制备工艺。
背景技术：
随着电子封装技术的发展，人们对小尺寸，大功率和高频率功率器件的性能的要求也越来越高。锡焊是利用低熔点的金属焊料加热熔化后，渗入并充填金属件连接处间隙的焊接方法。因焊料常为锡基合金，故名。常用烙铁作加热工具，其广泛用于电子工业中。
作为锡焊领域中常用的原料，焊料片越来越多地应用在焊接领域。但是，目前在军工上，国内所用的焊料片为单层结构。其虽然能起到一定的焊接功能，但是其在焊接操作时需要在其表面涂抹助焊剂，数量比较难以精准控制，助焊剂用量过多，会造成空洞现象及焊接残渣较多的现象；助焊剂用量较少，无助焊效果；这严重影响焊接质量和品质。另外，其在焊接过程中所用焊料片中的金属物质容易被氧化，而影响焊接的质量及品质。
基于此，本发明提供了一种双层焊料片及其制备工艺，以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种双层焊料片及其制备工艺，其用做焊接操作中，所用的助焊剂的数量比较容易精准控制，不仅能有效地减小焊接“空洞”及焊接残渣过多而导致焊接质量较差的现象；而且，能有效地减小金属原料被氧化的速率，保证了焊接质量及品质。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双层焊料片，其为两层焊料片及位于两层焊料片中部的助焊剂组成的“夹心”结构；
其中，所述焊料片的材质为snagcu合金，且其具体合金含量为sn：95～96％，ag：2.5～3.5％，余量为铜；
所述助焊剂以重量百分比计，由以下原料组成：40～50％的松香改性酚醛环氧树脂、8～12％的氢化松香树脂、3～10％的甲基六氢苯酐、1.8～5％的2-乙基-4-甲基咪唑、4～12％的稀释剂、1.5～3.2％的活化剂、0.3～0.8％的表面活性剂、0.1～0.5％的缓蚀剂、2～5％的触变剂、0.5～2.5％的成膜助剂，余量为添加助剂。
更进一步地，所述稀释剂选用十二烷基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种。
更进一步地，所述活化剂由胺类有机物与有机酸按照质量比5～9：1混合调配而成；且所述胺类有机物选用二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一种；所述有机酸选用琥珀酸、衣康酸、山梨酸中的任意一种。
更进一步地，所述表面活性剂选用辛基酚聚氧乙烯醚、异辛基酚聚氧乙烯醚、非离子氟碳表面活性剂中的任意一种。
更进一步地，所述缓蚀剂选用苯并三氮唑、水合肼中的任意一种。
更进一步地，所述触变剂选用高岭土、聚酰胺蜡或氢化蓖麻油中的任意一种。
更进一步地，所述成膜助剂选用丙三醇、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中的任意一种。
更进一步地，所述添加助剂的制备方法为：将多孔金属粉末与聚丙烯酸加入至异丙醇中，超声混合均匀后，对所得混合组分进行加热；直至多孔金属粉末熔化后，在惰性气体保护下，对其进行混合搅拌；然后将所得混合物料转移至乳化机中进行乳化分散处理，最后经冷却处理后得到合金微粉；所得合金微粉经球磨处理至1.2～1.8μm，然后将之浸没在聚醚二甲基硅油中；过滤处理后，将所得合金微粉在温度为40～55℃的条件下进行干燥处理，所得即为添加助剂成品。
更进一步地，所述多孔金属粉末的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、按质量百分比95.5：2.5：2.0，分别准确称取适量的粒径为100～200nm的锡粉、锌粉及铟粉；将三种金属粉末混合后，转入行星式球磨机中球磨8～12h；在球磨过程中加入质量为过程控制剂为球磨机磨罐容积60～70％的硬脂酸；
ⅱ、将上述球磨后的混合粉末与氯化钠按照体积比40～75％进行混合，然后将混合粉末投入球磨罐中；真空混合均匀后，将所得的混合粉末进行压片处理，所得坯料保存，备用；
ⅲ、将所得坯料置于马弗炉中，并在惰性气体分未下进行高温烧结8～15h；待烧结完毕后，将其浸泡50～65℃的去离子水中保温10～15h；再经过滤处理后，依次对所得的固体物料进行清洗及干燥处理后；即得多孔金属粉末成品。
一种双层焊料片的制备工艺，包括以下步骤：
s1、按上述配方，准确称取适量用于制造焊料片的各金属原料及助焊剂；然后将各金属原料混合熔化后所得的熔液由存贮容器中有控制地浇入结晶器内，通过带式连铸机或整铸机将熔液铸成带材；其中，铸材时，有控制地拉出厚度为3～8mm的连铸带材，且铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度为30～150℃/s，连铸速度为1.8～2.4mm/min；所得铸造带材保存，备用；
s2、将所得铸造带材转入专用轧带机中，通过热轧工艺将铸造带材在200～230℃的温度下进行轧制；所得焊料片用乙醇进行清洗脱脂处理，然后用去离子水清洗干净后，转入干燥设备中对其进行干燥处理；保存，备用；
s3、按照一定的比例，在焊料片的其中一端面均匀涂抹一层厚度为10～15μm助焊剂；并用包覆机将助焊剂包覆在两层焊料片之间；采用x光透视仪，观察助焊剂状况；然后再对包覆处理后所得的双层焊料片粗产品依次进行轧制及剪切处理，达到最终需求尺寸后，对其进行包装处理，所得即为双层焊料片成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中以锡粉、锌粉及铟粉硬脂酸及氯化钠作为制备多孔金属粉末的原料，所制备的多孔金属粉末具有丰富的孔隙结构，使得其本身具有较大的比表面积。同时，其本身具有熔点低的特点。再将聚丙烯酸及多孔金属粉末置于异丙醇中进行熔化、乳化分散处理及球磨处理后。最后将之浸没在聚醚二甲基硅油中，然后对所得合金微粉进行干燥处理，使得聚醚二甲基硅油充分包覆在多孔金属粉末的表面及其孔隙中，不仅有效地提高了多孔金属粉末的导热效率。而且使得其本身的疏水性能得到很大程度地改善，与有机相之间混合得更加均匀。
所得添加助剂用作助焊剂的原料，使得在焊接的过程中位于双层焊料片中间的助焊剂能均匀受热而快速均匀熔化，熔化后的助焊剂与氢化松香树脂、活化剂、表面活性剂、缓蚀剂、触变剂及成膜助剂之间协同配合，不仅能有效地减小金属原料被氧化的速率。而且，“夹心”结构的设计能精准控制助焊剂量，减小了焊接“空洞”及焊接残渣过多而导致焊接质量较差的现象，保证了焊接质量及品质。其用于电路板连接，效果良好。
另外，本发明中的松香改性酚醛环氧树脂在甲基六氢苯酐及2-乙基-4-甲基咪唑的协同作用下，不仅能有效地提高松香改性酚醛环氧树脂的粘接性能，还有效地将两焊料片进行有效地粘接，保证了双层焊料片结构的稳定性。而且不会影响焊接质量及品质。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种双层焊料片，其为两层焊料片及位于两层焊料片中部的助焊剂组成的“夹心”结构；
其中，焊料片的材质为snagcu合金，且其具体合金含量为sn：95％，ag：2.5％，余量为铜；
助焊剂以重量百分比计，由以下原料组成：40％的松香改性酚醛环氧树脂、8％的氢化松香树脂、3％的甲基六氢苯酐、1.8％的2-乙基-4-甲基咪唑、4％的稀释剂、1.5％的活化剂、0.3％的表面活性剂、0.1％的缓蚀剂、2％的触变剂、0.5％的成膜助剂，余量为添加助剂。
稀释剂选用十二烷基缩水甘油醚。
活化剂由胺类有机物与有机酸按照质量比5：1混合调配而成；且胺类有机物选用二乙醇胺；有机酸选用琥珀酸。
表面活性剂选用辛基酚聚氧乙烯醚。
缓蚀剂选用苯并三氮唑。
触变剂选用高岭土。
成膜助剂选用丙三醇。
添加助剂的制备方法为：将多孔金属粉末与聚丙烯酸加入至异丙醇中，超声混合均匀后，对所得混合组分进行加热；直至多孔金属粉末熔化后，在惰性气体保护下，对其进行混合搅拌；然后将所得混合物料转移至乳化机中进行乳化分散处理，最后经冷却处理后得到合金微粉；所得合金微粉经球磨处理至1.2μm，然后将之浸没在聚醚二甲基硅油中；过滤处理后，将所得合金微粉在温度为40℃的条件下进行干燥处理，所得即为添加助剂成品。
多孔金属粉末的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、按质量百分比95.5：2.5：2.0，分别准确称取适量的粒径为100nm的锡粉、锌粉及铟粉；将三种金属粉末混合后，转入行星式球磨机中球磨8h；在球磨过程中加入质量为过程控制剂为球磨机磨罐容积60％的硬脂酸；
ⅱ、将上述球磨后的混合粉末与氯化钠按照体积比40％进行混合，然后将混合粉末投入球磨罐中；真空混合均匀后，将所得的混合粉末进行压片处理，所得坯料保存，备用；
ⅲ、将所得坯料置于马弗炉中，并在惰性气体分未下进行高温烧结8h；待烧结完毕后，将其浸泡50℃的去离子水中保温10h；再经过滤处理后，依次对所得的固体物料进行清洗及干燥处理后；即得多孔金属粉末成品。
一种双层焊料片的制备工艺，包括以下步骤：
s1、按上述配方，准确称取适量用于制造焊料片的各金属原料及助焊剂；然后将各金属原料混合熔化后所得的熔液由存贮容器中有控制地浇入结晶器内，通过带式连铸机或整铸机将熔液铸成带材；其中，铸材时，有控制地拉出厚度为3mm的连铸带材，且铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度为30℃/s，连铸速度为1.8mm/min；所得铸造带材保存，备用；
s2、将所得铸造带材转入专用轧带机中，通过热轧工艺将铸造带材在200℃的温度下进行轧制；所得焊料片用乙醇进行清洗脱脂处理，然后用去离子水清洗干净后，转入干燥设备中对其进行干燥处理；保存，备用；
s3、按照一定的比例，在焊料片的其中一端面均匀涂抹一层厚度为10μm助焊剂；并用包覆机将助焊剂包覆在两层焊料片之间；采用x光透视仪，观察助焊剂状况；然后再对包覆处理后所得的双层焊料片粗产品依次进行轧制及剪切处理，达到最终需求尺寸后，对其进行包装处理，所得即为双层焊料片成品。
实施例2
一种双层焊料片，其为两层焊料片及位于两层焊料片中部的助焊剂组成的“夹心”结构；
其中，焊料片的材质为snagcu合金，且其具体合金含量为sn：95.5％，ag：2.8％，余量为铜；
助焊剂以重量百分比计，由以下原料组成：45％的松香改性酚醛环氧树脂、9％的氢化松香树脂、5％的甲基六氢苯酐、2.5％的2-乙基-4-甲基咪唑、7％的稀释剂、2.5％的活化剂、0.5％的表面活性剂、0.2％的缓蚀剂、3％的触变剂、1.0％的成膜助剂，余量为添加助剂。
稀释剂选用聚乙二醇二缩水甘油醚。
活化剂由胺类有机物与有机酸按照质量比7：1混合调配而成；且胺类有机物选用三乙醇胺；有机酸选用衣康酸。
表面活性剂选用异辛基酚聚氧乙烯醚。
缓蚀剂选用水合肼。
触变剂选用聚酰胺蜡。
成膜助剂选用聚乙二醇1000。
添加助剂的制备方法为：将多孔金属粉末与聚丙烯酸加入至异丙醇中，超声混合均匀后，对所得混合组分进行加热；直至多孔金属粉末熔化后，在惰性气体保护下，对其进行混合搅拌；然后将所得混合物料转移至乳化机中进行乳化分散处理，最后经冷却处理后得到合金微粉；所得合金微粉经球磨处理至1.4μm，然后将之浸没在聚醚二甲基硅油中；过滤处理后，将所得合金微粉在温度为45℃的条件下进行干燥处理，所得即为添加助剂成品。
多孔金属粉末的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、按质量百分比95.5：2.5：2.0，分别准确称取适量的粒径为150nm的锡粉、锌粉及铟粉；将三种金属粉末混合后，转入行星式球磨机中球磨9h；在球磨过程中加入质量为过程控制剂为球磨机磨罐容积65％的硬脂酸；
ⅱ、将上述球磨后的混合粉末与氯化钠按照体积比50％进行混合，然后将混合粉末投入球磨罐中；真空混合均匀后，将所得的混合粉末进行压片处理，所得坯料保存，备用；
ⅲ、将所得坯料置于马弗炉中，并在惰性气体分未下进行高温烧结10h；待烧结完毕后，将其浸泡55℃的去离子水中保温12h；再经过滤处理后，依次对所得的固体物料进行清洗及干燥处理后；即得多孔金属粉末成品。
一种双层焊料片的制备工艺，包括以下步骤：
s1、按上述配方，准确称取适量用于制造焊料片的各金属原料及助焊剂；然后将各金属原料混合熔化后所得的熔液由存贮容器中有控制地浇入结晶器内，通过带式连铸机或整铸机将熔液铸成带材；其中，铸材时，有控制地拉出厚度为5mm的连铸带材，且铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度为80℃/s，连铸速度为2.0mm/min；所得铸造带材保存，备用；
s2、将所得铸造带材转入专用轧带机中，通过热轧工艺将铸造带材在210℃的温度下进行轧制；所得焊料片用乙醇进行清洗脱脂处理，然后用去离子水清洗干净后，转入干燥设备中对其进行干燥处理；保存，备用；
s3、按照一定的比例，在焊料片的其中一端面均匀涂抹一层厚度为12μm助焊剂；并用包覆机将助焊剂包覆在两层焊料片之间；采用x光透视仪，观察助焊剂状况；然后再对包覆处理后所得的双层焊料片粗产品依次进行轧制及剪切处理，达到最终需求尺寸后，对其进行包装处理，所得即为双层焊料片成品。
实施例3
一种双层焊料片，其为两层焊料片及位于两层焊料片中部的助焊剂组成的“夹心”结构；
其中，焊料片的材质为snagcu合金，且其具体合金含量为sn：95.8％，ag：3.2％，余量为铜；
助焊剂以重量百分比计，由以下原料组成：48％的松香改性酚醛环氧树脂、10％的氢化松香树脂、8％的甲基六氢苯酐、4.2％的2-乙基-4-甲基咪唑、10％的稀释剂、3.0％的活化剂、0.6％的表面活性剂、0.4％的缓蚀剂、4％的触变剂、2.0％的成膜助剂，余量为添加助剂。
稀释剂选用十二烷基缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的任意一种。
活化剂由胺类有机物与有机酸按照质量比7：1混合调配而成；且胺类有机物选用二乙醇胺；有机酸选用山梨酸。
表面活性剂选用非离子氟碳表面活性剂。
缓蚀剂选用苯并三氮唑。
触变剂选用氢化蓖麻油。
成膜助剂选用聚乙二醇2000。
添加助剂的制备方法为：将多孔金属粉末与聚丙烯酸加入至异丙醇中，超声混合均匀后，对所得混合组分进行加热；直至多孔金属粉末熔化后，在惰性气体保护下，对其进行混合搅拌；然后将所得混合物料转移至乳化机中进行乳化分散处理，最后经冷却处理后得到合金微粉；所得合金微粉经球磨处理至1.6μm，然后将之浸没在聚醚二甲基硅油中；过滤处理后，将所得合金微粉在温度为50℃的条件下进行干燥处理，所得即为添加助剂成品。
多孔金属粉末的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、按质量百分比95.5：2.5：2.0，分别准确称取适量的粒径为180nm的锡粉、锌粉及铟粉；将三种金属粉末混合后，转入行星式球磨机中球磨10h；在球磨过程中加入质量为过程控制剂为球磨机磨罐容积65％的硬脂酸；
ⅱ、将上述球磨后的混合粉末与氯化钠按照体积比60％进行混合，然后将混合粉末投入球磨罐中；真空混合均匀后，将所得的混合粉末进行压片处理，所得坯料保存，备用；
ⅲ、将所得坯料置于马弗炉中，并在惰性气体分未下进行高温烧结12h；待烧结完毕后，将其浸泡60℃的去离子水中保温13h；再经过滤处理后，依次对所得的固体物料进行清洗及干燥处理后；即得多孔金属粉末成品。
一种双层焊料片的制备工艺，包括以下步骤：
s1、按上述配方，准确称取适量用于制造焊料片的各金属原料及助焊剂；然后将各金属原料混合熔化后所得的熔液由存贮容器中有控制地浇入结晶器内，通过带式连铸机或整铸机将熔液铸成带材；其中，铸材时，有控制地拉出厚度为6mm的连铸带材，且铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度为120℃/s，连铸速度为2.2mm/min；所得铸造带材保存，备用；
s2、将所得铸造带材转入专用轧带机中，通过热轧工艺将铸造带材在220℃的温度下进行轧制；所得焊料片用乙醇进行清洗脱脂处理，然后用去离子水清洗干净后，转入干燥设备中对其进行干燥处理；保存，备用；
s3、按照一定的比例，在焊料片的其中一端面均匀涂抹一层厚度为14μm助焊剂；并用包覆机将助焊剂包覆在两层焊料片之间；采用x光透视仪，观察助焊剂状况；然后再对包覆处理后所得的双层焊料片粗产品依次进行轧制及剪切处理，达到最终需求尺寸后，对其进行包装处理，所得即为双层焊料片成品。
实施例4
一种双层焊料片，其为两层焊料片及位于两层焊料片中部的助焊剂组成的“夹心”结构；
其中，焊料片的材质为snagcu合金，且其具体合金含量为sn：96％，ag：3.5％，余量为铜；
助焊剂以重量百分比计，由以下原料组成：50％的松香改性酚醛环氧树脂、12％的氢化松香树脂、10％的甲基六氢苯酐、5％的2-乙基-4-甲基咪唑、12％的稀释剂、3.2％的活化剂、0.8％的表面活性剂、0.5％的缓蚀剂、5％的触变剂、2.5％的成膜助剂，余量为添加助剂。
稀释剂选用十二烷基缩水甘油醚。
活化剂由胺类有机物与有机酸按照质量比9：1混合调配而成；且胺类有机物选用三乙醇胺；有机酸选用琥珀酸。
表面活性剂选用辛基酚聚氧乙烯醚。
缓蚀剂选用水合肼。
触变剂选用高岭土。
成膜助剂选用丙三醇。
添加助剂的制备方法为：将多孔金属粉末与聚丙烯酸加入至异丙醇中，超声混合均匀后，对所得混合组分进行加热；直至多孔金属粉末熔化后，在惰性气体保护下，对其进行混合搅拌；然后将所得混合物料转移至乳化机中进行乳化分散处理，最后经冷却处理后得到合金微粉；所得合金微粉经球磨处理至1.8μm，然后将之浸没在聚醚二甲基硅油中；过滤处理后，将所得合金微粉在温度为40～55℃的条件下进行干燥处理，所得即为添加助剂成品。
多孔金属粉末的制备方法包括以下步骤：
ⅰ、按质量百分比95.5：2.5：2.0，分别准确称取适量的粒径为200nm的锡粉、锌粉及铟粉；将三种金属粉末混合后，转入行星式球磨机中球磨12h；在球磨过程中加入质量为过程控制剂为球磨机磨罐容积70％的硬脂酸；
ⅱ、将上述球磨后的混合粉末与氯化钠按照体积比75％进行混合，然后将混合粉末投入球磨罐中；真空混合均匀后，将所得的混合粉末进行压片处理，所得坯料保存，备用；
ⅲ、将所得坯料置于马弗炉中，并在惰性气体分未下进行高温烧结15h；待烧结完毕后，将其浸泡65℃的去离子水中保温15h；再经过滤处理后，依次对所得的固体物料进行清洗及干燥处理后；即得多孔金属粉末成品。
一种双层焊料片的制备工艺，包括以下步骤：
s1、按上述配方，准确称取适量用于制造焊料片的各金属原料及助焊剂；然后将各金属原料混合熔化后所得的熔液由存贮容器中有控制地浇入结晶器内，通过带式连铸机或整铸机将熔液铸成带材；其中，铸材时，有控制地拉出厚度为8mm的连铸带材，且铸造过程中沿带材厚度的平均冷却速度为150℃/s，连铸速度为2.4mm/min；所得铸造带材保存，备用；
s2、将所得铸造带材转入专用轧带机中，通过热轧工艺将铸造带材在230℃的温度下进行轧制；所得焊料片用乙醇进行清洗脱脂处理，然后用去离子水清洗干净后，转入干燥设备中对其进行干燥处理；保存，备用；
s3、按照一定的比例，在焊料片的其中一端面均匀涂抹一层厚度为15μm助焊剂；并用包覆机将助焊剂包覆在两层焊料片之间；采用x光透视仪，观察助焊剂状况；然后再对包覆处理后所得的双层焊料片粗产品依次进行轧制及剪切处理，达到最终需求尺寸后，对其进行包装处理，所得即为双层焊料片成品。
对比例：市售的单层结构的焊料片，且焊料片的组成与对比例1～4中所用的焊料片的组成相同；
性能测试
分别将通过本发明中实施例1～4制备的双层焊料片记做实验例1～4；然后对实施例1～4制备的双层焊料片及对比例提供的单层焊料片进行焊接性能检测，并将所得的每组数据记录于下表：
注：1、触变系数：根据gb/t9491-2002的测试方法进行测定；
2、锡珠测试：通过jis.z.3284附录十进行检测；
3、助焊剂粘接强度测试：按照gb50367-2006的标准进行测试；
4、空洞率测试：采用回流焊接，并采用x-ray探测法进行空洞率测试，其中空洞率＝(s1-s2)/s1，式中s1为芯片可焊区域面积，s2为芯片实际焊接面积；
5、润湿性能测试：参照标准《ipctm-6502.4.45焊膏-润湿试验》进行测试；
由表中的相关数据可知，本发明制备的双层焊料片用做焊接操作中，所用的助焊剂的数量比较容易精准控制，不仅能有效地减小焊接“空洞”及焊接残渣过多而导致焊接质量较差的现象；而且，能有效地减小金属原料被氧化的速率，保证了焊接质量及品质。由此表明本发明制备的双层焊料片具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。