一种高温无铅无卤锡膏及其制备方法与流程

本发明属于锡膏制备，具体为一种高温无铅无卤锡膏及其制备方法。

背景技术：

1、高温工作的半导体器件特别是功率器件和led封装、高密度集成电路封装、以及一些精密集成电路的组装，需要进行第二次甚至第三次回流焊接工艺都是采用高含铅量(pb含量大于85％)的锡膏进行焊接。但是铅及其化合物对人体的危害及对环境的污染，越来越被人类所重视,随着电子焊料技术的推进以及环保的要求，高铅含量的焊料终将被无铅焊料取代,目前采用高温无铅无卤锡膏进行使用，且无铅锡膏，并非绝对的百分百禁绝锡膏内铅的存在，而是要求铅含量必须减少到低于1000ppm(<0.1％)的水平。

2、现有技术中的高温无铅无卤锡膏，在制备过程中，通常采用添加松香树脂作为提高无铅无卤锡膏润湿性和流动性的主要助剂，然而松香树脂具有较强的附着力和粘附性，当添加量过多时，可能会导致焊点产生剩余物，且无铅无卤锡膏加入松香树脂后，焊接温度会使松香快速分解，释放出气体，从而降低焊点的热稳定性，另一方面松香树脂添加量过大会导致焊接过程中松香吸收溶液的能力减弱，从而使焊点硬度下降并可能引起裂纹和损坏等问题，从而实际完成回流焊后，可能会导致产生缩孔和气泡，进而影响焊点的可靠性，实际使用效果不佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温无铅无卤锡膏及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温无铅无卤锡膏及其制备方法，包括焊锡粉和助焊膏组成，所述焊锡粉占比为84％-90％，所述助焊膏包括有添加剂和助焊剂，所述添加剂包括有升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂，所述助焊剂包括有醇类助焊剂、有机酸助焊剂和氨基酸助焊剂，所述助焊膏的占比为10％-16％，所述添加剂在助焊膏中的占比为30％，所述助焊剂在助焊膏中的占比为70％。

3、优选的，所述焊锡粉的成份为96-99％的sn、0.5-3.0％的ag和0.7-2.5％的cu，通过调配焊锡粉中sn、ag和cu的比例，使得高温无铅无卤锡膏中在使用过程中的焊点的硬度和可靠性较好。

4、优选的，所述添加剂中的升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂在助焊膏中的占比分别为：升华剂15％、活化剂7％、抗氧化剂6.5％、界面活化剂1.5％，通过利用添加剂中的升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂，并在设定比例下，使得添加后锡膏多种性能提高。

5、优选的，所述助焊剂的醇类助焊剂、有机酸助焊剂和氨基酸助焊剂在助焊膏中的占比分别为：醇类助焊剂40％、有机酸助焊剂18％、氨基酸助焊剂12％，助焊剂作为助焊膏的主体，用于提供良好的焊接效果，氨基酸助焊剂是由多种氨基酸、活性剂和氧化剂等混合而成，比较环保，不含卤素，有机酸助焊剂主要作用是加速钎料与基材表面金属反应产生可溶性钎剂，醇类助焊剂的主要作用是增强钎料与金属表面之间的润湿性，并加速钎焊区域的合金化反应，另外，醇类助焊剂还可以促进钎料与基材之间的金属扩散，从而形成更为均匀、紧密的连接。同时它们也会对钎料表面产生保护膜，防止在焊接过程中的氧化和腐蚀。

6、优选的，所述升华剂包括2,4-二硝基苯酚(dnb)、3,5-二硝基苯酚(tnp)等，所述活化剂为2-羟基苯甲酸(pha)，所述抗氧化剂为焦磷酸二氢钾(kdp)和苯丙三氮唑，所述界面活化剂为肌醇脂、磷脂。

7、优选的，所述醇类助焊剂为乙二醇、丙二醇、甘油，所述有机酸助焊剂为酒石酸和水杨酸，所述氨基酸助焊剂为l-丝氨酸助焊剂，通过添加混合的醇类助焊剂提高焊接润湿效果同时形成保护膜，提高实际焊接效果。

8、一种高温无铅无卤锡膏的制备方法，包括以下制备步骤：

9、第一步：焊锡粉的制备

10、1将按照比例选定的sn、ag和cu进行加热熔炼；

11、2将上述熔炼完成的混合物进行离心雾化，得到粉末状颗粒；

12、3.将得到的初级焊锡粉进行清洗，并在清洗后进行密封存储；

13、第二步：助焊膏的制备

14、1将各类助焊剂进行混合，依次将醇类助焊剂、有机酸助焊剂和氨基酸助焊剂按照比例投入至反应釜中进行混合，并在混合过程中进行加热处理，加热温度为80℃-85℃，得到混合a热溶液，并对a溶液进行保温处理，

15、维持温度在80℃；

16、2将各类添加剂进行混合，依次加入升华剂、活化剂和抗氧化剂，充分混

17、合后得到b溶液；

18、3将得到的b溶液加入到保温处理的a溶液中，并配合反应釜内的搅拌机构完成慢速搅拌，且在搅拌至20分钟后将界面活性剂添加至混合反应釜中，并控制温度降低至60℃，继续搅动20分钟后逐步取消保温，随着温度降低，混合溶液温度降低至室温并逐渐变成膏体；

19、第三步：混合成型

20、将第一步中得到的焊锡粉与第二步中的膏体搅拌混合，制得高温无铅无卤锡膏，并在混合制备完成后进行冷却分装，进行分装下的冷却固化。

21、通过水洗的方式将得到的粉末颗粒进行除尘清洗，并在清洗后进行离心分离，得到纯净的焊锡粉，保证焊锡粉纯净，质量更高，且通过在混合制备助锡膏时进行保温处理，保证在两组溶液单独处理后，能够在液体状态下进行高效的混合，并配合降温搅拌实现膏体制备，采用单独投入界面活性剂的方式，避免影响混合效果，提高界面混合剂分散后混合吸收的效果。

22、本发明的有益效果如下：

23、本发明通过取消松香树脂的混合，并采用醇类助焊剂中的乙二醇、丙二醇和甘油作为主要的锡膏主体，一方面能够在焊接过程中促进钎料与金属基片之间的润湿，维持良好的润湿效果的同时，对钎料表面产生保护膜，防止在焊接过程中的氧化和腐蚀，由于醇类助焊剂具有优异的润湿性，使用后能有效增强金属材料表面与焊接部件之间的黏附力，从而达到较好的焊接效果，此外在焊接过程中，醇类助焊剂通过提供表面活性剂实现焊接区域细微表面振荡的流体动态测定，极大地提高了焊接过程的质量可靠性。

技术特征：

1.一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：包括焊锡粉和助焊膏组成，所述焊锡粉占比为84％-90％，所述助焊膏包括有添加剂和助焊剂，所述添加剂包括有升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂，所述助焊剂包括有醇类助焊剂、有机酸助焊剂和氨基酸助焊剂，所述助焊膏的占比为10％-16％，所述添加剂在助焊膏中的占比为30％，所述助焊剂在助焊膏中的占比为70％。

2.根据权利要求1所述的一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：所述焊锡粉的成份为96-99％的sn、0.5-3.0％的ag和0.7-2.5％的cu。

3.根据权利要求1所述的一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：所述添加剂中的升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂在助焊膏中的占比分别为：升华剂15％、活化剂7％、抗氧化剂6.5％、界面活化剂1.5％。

4.根据权利要求1所述的一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：所述助焊剂的醇类助焊剂、有机酸助焊剂和氨基酸助焊剂在助焊膏中的占比分别为：醇类助焊剂40％、有机酸助焊剂18％、氨基酸助焊剂12％。

5.根据权利要求1所述的一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：所述升华剂包括2,4-二硝基苯酚(dnb)、3,5-二硝基苯酚(tnp)等，所述活化剂为2-羟基苯甲酸(pha)，所述抗氧化剂为焦磷酸二氢钾(kdp)和苯丙三氮唑，所述界面活化剂为肌醇脂、磷脂。

6.根据权利要求1所述的一种高温无铅无卤锡膏，其特征在于：所述醇类助焊剂为乙二醇、丙二醇、甘油，所述有机酸助焊剂为酒石酸和水杨酸，所述氨基酸助焊剂为l-丝氨酸助焊剂。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高温无铅无卤锡膏的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

技术总结
本发明属于锡膏制备技术领域，且公开了一种高温无铅无卤锡膏及其制备方法，包括焊锡粉和助焊膏组成，所述焊锡粉占比为84％‑90％，所述助焊膏包括有添加剂和助焊剂，所述添加剂包括有升华剂、活化剂、抗氧化剂和界面活性剂。本发明通过焊接过程中促进钎料与金属基片之间的润湿，维持良好的润湿效果的同时，对钎料表面产生保护膜，防止在焊接过程中的氧化和腐蚀，由于醇类助焊剂具有优异的润湿性，使用后能有效增强金属材料表面与焊接部件之间的黏附力，从而达到较好的焊接效果，此外在焊接过程中，醇类助焊剂通过提供表面活性剂实现焊接区域细微表面振荡的流体动态测定，极大地提高了焊接过程的质量可靠性。

技术研发人员：顾盈盈,薛光伟,华仁喜
受保护的技术使用者：苏州诺而达电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15