[发明专利]一种高温半导体固晶焊锡膏及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体功率器件封装装用的焊接材料技术领域，更具体是涉及一种高温半导体固晶焊锡膏及其制备方法。

背景技术

目前，焊锡膏现广泛应用于高精密电子元件中，高温工作的半导体功率器件、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，需要采用第二次甚至第三次回流焊接工艺都是采用高含铅量的锡膏进行焊接，主要包括92.5Pb/5Sn/2.5Ag、95.5Pb/2Sn/2.5Ag、Sn10/Pb88/Ag2、Sn5/Pb95、Sn5/Pb85/Sb10等合金。

例如，CN102785039A(公开日为2012年11月21日)公开了一种焊锡膏，它由以下质量百分含量的原料组成100％：焊锡粉87％～91％，助焊剂9％～13％；其中，二元锡基合金粉为锡铅合金粉、锡银合金粉或锡铋合金粉，所述的助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100％：松香25％～55％；触变剂3％～15％；活性剂3％～15％；其制备方法包括下述步骤：先将松香、溶剂和触变剂加入同一容器中，加热升温到130℃～150℃，并搅拌至完全熔化；将上述体系降温到110℃～130℃，然后加入活性剂，并搅拌至完全熔化，冷却即得助焊剂；按比例称取焊锡粉并倒入真空搅拌机中，充氮气低速搅拌5～7分钟；按比例称取助焊剂，倒入上述真空搅拌机中，低速搅拌5～7分钟，再充氮气中速搅拌30～40分钟，使锡粉与助焊剂充分混合均匀，再抽真空中速搅拌5～7分钟，最后获得焊锡膏。

虽然上述现有技术公开了一些焊锡膏，但这些合金组成的焊锡膏仍存在一定的缺陷，如热膨胀系数高，对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差，焊接强度低，空洞率高，制备麻烦等问题。另外，现有的焊锡膏也不适用于陶瓷对陶瓷和陶瓷对金属的焊接。

因此，对于焊锡膏存在进一步的需求，这也是该技术领域内的研究热点和重点之一，更是本发明得以完成的动力和出发点所在。

发明内容

为了克服现有技术存在的热膨胀系数高、对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差、焊接强度低、空洞率高的技术问题，本发明人在进行了大量的深入研究之后，从而完成了本发明。

本发明涉及两个方面，具体而言，涉及一种高温半导体固晶焊锡膏及其制备方法。

第一方面，本发明涉及一种高温半导体固晶焊锡膏，由助焊膏和均匀分布于其中的铅银铟合金粉体组成；按重量百分比计，铅银铟合金粉体：82％～91％，助焊膏：9％～18％；

所述铅银铟合金粉体为PbInAg球形金属合金粉，所述PbInAg球形金属合金粉的组分含量以重量百分比计为Pb﹕In﹕Ag＝92.5％﹕5％﹕2.5％，误差≤0.5％为标准；所述PbInAg球形金属合金粉的球形率≥95％；所述PbInAg球形金属合金粉的粒径为20μm～38μm；

所述助焊膏按重量百分比计由以下组分组成：树脂30％～40％，有机酸4％～7％，触变剂4％～5％，有机胺1％～2％，表面活性剂3％～4％，抗氧剂1％～2％，偶联剂1％～3％，有机溶剂余量。

优选的，所述铅银铟合金粉体和所述助焊膏的重量百分比为87％:13％，所述PbInAg球形金属合金粉的粒径为29μm。

优选的，所述的树脂为聚合松香树脂、氢化松香树脂、石油改性树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。

优选的，所述的有机酸为丙二酸、丁二酸、己二酸、油酸、酒石酸、苹果酸、甲酸、水杨酸中的至少一种。

优选的，所述的触变剂为氢化蓖麻油、乙撑双硬脂酰胺、聚酰胺树脂、脂肪酸酰胺蜡中的至少一种。

优选的，所述的有机胺为甲胺、三甲胺、苯胺、乙二胺、二乙丙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、芳香胺中的至少一种。

优选的，所述的表面活性剂为2-己基癸酸季戊四醇酯、癸基十四酸、松香醇醚表面活性剂、丙三醇中的至少一种。

优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂BHT、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂T501中的至少一种。

优选的，所述的偶联剂为有机硅烷偶联剂KH-550、有机硅烷偶联剂KH-560、有机硅烷偶联剂KH-570、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

优选的，所述的有机溶剂为二乙二醇辛醚、二乙二醇己醚、2-乙基-1,3-己二醇、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚中的至少一种。

第二方面，本发明涉及一种上述高温半导体固晶焊锡膏的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述助焊膏的各组分按照所选比例混合均匀，并加热至完全溶解后再自然冷却至室温；

(2)将步骤(1)得到的组合物在2～8℃条件下冷藏得到助焊膏；