[发明专利]一种用于二级和三级封装的高导热低成本复合焊膏及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于二级和三级封装的高导热低成本复合焊膏及其制备方法。其特征是：将市场上已有的Sn‑Bi基钎料颗粒与高导热颗粒进行混合制备复合焊膏，通过焊接使其在产品（例如LED，光伏组件）与基板之间形成可靠连接。本发明中的高导热低成本复合焊膏，可以实现市售LED产品对应焊盘尺寸及微小尺寸的连接，与Sn‑Bi基钎料相比，复合焊膏具有更高的热导率，同时兼具良好的机械性能，成本低廉，并满足大批量使用要求，可广泛应用于二级和三级封装领域中。

技术领域

本发明涉及低温封装领域，具体涉及一种用于二级和三级封装的高导热低成本复合焊膏及其制备方法。

背景技术

LED与传统照明工具相比，具有体积小、亮度高、能耗低、寿命长等优点，被广泛应用于交通、医疗、家庭和农业照明等领域，具有广泛的市场应用前景。LED是一种典型的电光转换元件，工作时需增加工作电流来增加LED发光能力，但LED光电转换效率只有10%-20%，其余电能将全部转换为热能，这部分比例高达80%。如果LED工作过程中不能使热量有效散发，将导致LED结温逐渐升高，从而影响LED的发光效率。根据照明工程学会（IES）的IES TM-21-11标准，当LED 的发光效率降低30%时，即判定其失效。因此，如何提高互连层的热、力性能，对于提高产品可靠性及寿命具有重要的意义。

通常，LED芯片由一级封装钎料直接封装在支架中制成LED灯珠，然后再由二级封装钎料焊接在铝（或铜）基板上。由于封装顺序因素，封装结构中的二级封装钎料通常使用低温钎料，以防止二次焊接过程中的一级封装钎料发生重熔现象。Sn-Bi基钎料因具有熔点低、成本低、焊接性好、抗蠕变性能高等优点而被广泛使用。然而，Sn-Bi钎料组织中存在大量的富Bi相，钎料的脆性大。同时Bi自身的热导率仅有7.86W/(m×K)，钎料的导热性能差，无法满足LED封装的需求。

本发明通过机械搅拌的方法制备了高导热的Sn-Bi基复合焊膏，提高了连接层的热导率，同时兼具良好的机械性能，使LED 的可靠性和寿命得到提高。所提供的高导热低成本复合焊膏可广泛应用于LED封装、光伏组件封装及其他耐温能力差的电子产品封装领域中。

发明内容

本发明的目的是解决Sn-Bi基钎料热导率低的问题，设计一种用于二级和三级封装的高导热低成本复合焊膏及其制备方法，获得的钎料热导率高，能够提升LED的散热性能，且机械性能良好。

本发明解决问题方案是：将现有的Sn-Bi基钎料颗粒、高导热颗粒、助焊膏进行混合制备复合焊膏，通过焊接使其在产品（例如LED，光伏组件）与基板之间形成可靠连接。

本发明所提供的高导热低成本复合焊膏，可以实现市售LED产品对应焊盘尺寸及微小尺寸的连接，与Sn-Bi基钎料相比，复合焊膏具有更高的热导率，同时兼具良好的机械性能，成本低廉，并满足大批量使用要求，可广泛应用于二级和三级封装领域中。

附图说明

图1是LED灯珠在覆铜铝基板上的焊后实物图

图2是焊膏焊后热导率对比图

图3是焊膏焊后剪切强度对比图

图4是Sn58Bi焊膏焊后SEM微观组织图

图5是复合焊膏焊后SEM微观组织图

图中1是Sn58Bi钎料基体微观组织；2是高导热铜颗粒。

具体实施方式

下面结合附图和具体事例对本发明做进一步详细说明，但是本发明的内容不局限于实施例。

一种用于二级和三级封装的高导热低成本复合焊膏及其制备方法，具体包括以下步骤。

（1）将市售Sn58Bi共晶钎料颗粒和铜颗粒以一定比例进行均匀混合。