包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏及其制备方法和应用与流程

本发明涉及焊接，具体涉及一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前电子产品的发展趋势是向绿色环保方向发展，同时向小型化、高性能、高可靠性、高安全性和电磁兼容性能发展。电子封装技术也迅速向高集成化和高性能方向发展，单位面积上焊点数量越来越多，尺寸越来越小，相邻焊点间距也进一步缩小，这对电子焊料的抗坍塌性能提出了更高的要求，防止因焊点桥连造成器件失效。同时，电子焊料在使用过程中承担力、热、电三重互连的作用，尤其是igbt等大功率器件的广泛应用，要求焊点具有更高的导电导热性能。

2、传统的snpb焊料以及snagcu、snbi等无铅焊料的抗坍塌能力、导电导热性能已逐渐无法满足电子封装技术发展的需求，在保持焊料优良性能的基础上，进一步提高其抗坍塌能力、导电导热性能对微电子行业的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本发明的主要目的在于提供一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏及其制备方法和应用，该包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏由包覆金属颗粒、焊锡粉与助焊剂混合而成。其中，包覆金属颗粒的质量分数为5～60％，助焊剂的质量分数为8～12％，其余为焊锡粉；包覆金属颗粒具有核壳结构，cu、al核心主要起支撑作用，在焊点中形成骨架支撑，增强焊点的抗坍塌能力，显著提升复合焊膏的抗坍塌性能，同时降低成本。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏。

3、该包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏包含如下质量百分比的各组分含量：

4、包覆金属颗粒:5～60％、助焊剂:8～12％，其余为焊锡粉；

5、其中，所述包覆金属颗粒为核壳结构，核心包括但不限于cu、al金属及pb基合金、cu基合金，壳层包括但不限于ag、ni金属及pbo、sno2、ag2o。

6、进一步，所述抗坍塌复合焊膏包含以下质量百分比的各组分：

7、包覆金属颗粒:20～60％、助焊剂:9～11％，其余为焊锡粉。

8、进一步，所述包覆金属颗粒的核心为cu、al金属。

9、进一步，所述包覆金属颗粒的壳层为ag、ni金属。

10、进一步，所述焊锡粉为sn-bi系列合金粉、sn-ag-cu系列合金粉、sn-pb系列合金粉中的一种。

11、进一步，所述助焊剂为松香型助焊剂。

12、为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的制备方法。

13、该包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的制备方法包括以下步骤：

14、1)将包覆金属颗粒加入到助焊剂中，充分搅拌均匀，得到包覆金属颗粒-助焊剂体系；

15、2)在所述包覆金属颗粒-助焊剂体系中加入焊锡粉，充分搅拌，制得所述抗坍塌复合焊膏。

16、进一步，步骤1)中，搅拌速率为60～100转/分钟，搅拌时间为10～30分钟。

17、进一步，步骤2)中，搅拌速率为80～120转/分钟，搅拌时间为15～30分钟。

18、为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的应用。

19、其中，上述的抗坍塌复合焊膏在微电子封装、光伏领域中的应用。

20、本发明的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏中包覆金属颗粒具有核壳结构，cu、al核心主要起支撑作用，在焊点中形成骨架支撑，增强焊点的抗坍塌能力以及导电导热性能；ag、ni壳层能够解决cu6sn5金属间化合物过度长大问题，以及al颗粒表层氧化物al2o3与sn液难润湿问题。

21、本发明中复合焊膏的抗坍塌能力、导电导热性能明显提升，成本显著降低。

22、本发明的优势：

23、1、本发明中的抗坍塌复合焊膏自身成分不复杂，制备工艺简单，适用于多种基板和元器件的焊接，焊点抗坍塌能力好，导电导热性能优异，焊点可靠性高。

24、2、本发明中的抗坍塌复合焊膏不但满足微电子封装及光伏领域，特别适用于igbt等大功率器件封装。

技术特征：

1.一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述抗坍塌复合焊膏包含如下质量百分比的各组分含量：

2.根据权利要求1所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述抗坍塌复合焊膏包含以下质量百分比的各组分：

3.根据权利要求1所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述包覆金属颗粒的核心为cu、al金属。

4.根据权利要求1所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述包覆金属颗粒的壳层为ag、ni金属。

5.根据权利要求1所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述焊锡粉为sn-bi系列合金粉、sn-ag-cu系列合金粉、sn-pb系列合金粉中的一种。

6.根据权利要求1所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏，其特征在于，所述助焊剂为松香型助焊剂。

7.一种权利要求1-6任一项所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的制备方法，其特征在于，步骤1)中，搅拌速率为60～100转/分钟，搅拌时间为10～30分钟。

9.根据权利要求7所述的包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏的制备方法，其特征在于，步骤2)中，搅拌速率为80～120转/分钟，搅拌时间为15～30分钟。

10.一种权利要求1-6中任一项所述的抗坍塌复合焊膏或权利要求7-9中任一项所述的方法制备的抗坍塌复合焊膏在微电子封装、光伏领域中的应用。

技术总结
本发明提供了一种包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏及其制备方法和应用，该包覆金属颗粒增强的抗坍塌复合焊膏由包覆金属颗粒、焊锡粉与助焊剂混合而成。其中，包覆金属颗粒的质量分数为5～60％，助焊剂的质量分数为8～12％，其余为焊锡粉；包覆金属颗粒具有核壳结构，核心为Cu、Al材料，主要起支撑作用，在焊点中形成骨架支撑，增强焊点的抗坍塌能力，显著提升复合焊膏的抗坍塌性能以及导电导热性能，同时降低成本。

技术研发人员：朱捷,李福盛,林卓贤,贺会军,杨铭,王建伟,赵朝辉,张焕鹍,高云天,潘旭,李博文,刘伟波,周航
受保护的技术使用者：有研纳微新材料（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19