[发明专利]一种添加微纳米颗粒的复合焊膏

说明书

一种添加微纳米颗粒的复合焊膏，本发明属于无铅复合钎料技术领域，具体涉及一种添加微纳米包覆颗粒增强的锡锑系复合焊膏及其制备方法。本发明主要解决目前高温钎料中Sn‑Sb系钎料润湿性、导热性及力学性能较差，限制其应用推广的问题。该新型复合焊膏主要特点是相对于SnSb系焊膏润湿性好，力学性能优异。本发明钎料由1%~5%的Cu@Ag核壳颗粒和95%~99%的SnSb组成，是以Sn‑Sb焊膏为基体，通过添加增强相Cu@Ag颗粒而实现。本发明方法：一、制备Cu@Ag核壳颗粒；二、制备助焊剂；三、将Cu@Ag核壳颗粒和Sn‑Sb系焊膏通过机械混合的方式制备复合焊膏。本发明的复合焊膏细化了焊点的微观组织，极大提高了钎料的润湿性和剪切强度。本发明用于制备Sn‑Sb系复合钎料，是一种符合现在电子工业发展趋势的复合钎料。

技术领域

本发明涉及一种复合焊膏及其制备方法。

背景技术

集成电路产业不断向高密度、大功率、多功能方向发展，封装密度越来越高，焊点越来越小，其所承载的力学、电学和热学负荷则越来越重，因而当今对于焊点的可靠性提出更高得要求。

以SiC为代表的第三代半导体及其功率器件，场效应器件，肖特基二极管等已经被广泛应用，其工作温度较高，但是用于电极引出材料和芯片封装的钎料却不能耐如此高的温度，因此亟需开发能在高温高压等环境下服役的微电子封装无铅钎料，但是目前高温钎料的使用仍然以高铅钎料居多，由于目前世界范围内禁止、限制含铅元素钎料在电子产品的使用，所以要求寻找开发新型连接材料用以替代传统高铅高温焊接材料。

目前现有的主流无铅钎料为Sn-Ag-Cu系钎料，以SAC305为代表，具有良好的润湿性，较高的接头可靠性以及抗热疲劳性等，但是其熔点大约在217℃左右。随着大功率电子器件的在汽车电子、核能开发、公用电力系统等领域的不断推广，封装钎料在高温下可靠服役面临考验，所以亟需开发能够在高温环境下服役的高温钎料。

而目前使用的高温钎料，如AuSn，纳米银焊膏等，虽然能够在高温环境下服役，但是由于其高昂的成本，在很大程度上，限制其大规模的应用。SnSb合金熔点在249℃左右，就有较高熔点，在高温服役上具有一定的优势。与现有Sn-Ag-Cu系钎料相比，SnSb系无铅钎料具有更好的高温服役性能，尤其在抗高温蠕变方面优势明显。尽管如此，Sn-Sb系焊膏成形性较差、导热性和导电性较差以及力学性能较差，这也限制了其应用推广，因此提出向SnSb系中添加增强相颗粒，提高性能，并且研究和开发适用于高温功率器件封装新型无铅焊膏。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有焊膏成形性差、导热性差、导电性差和力学性能差等技术问题，提供了一种添加微纳米颗粒的复合焊膏及其制备方法。

一种添加微纳米颗粒的复合焊膏由金属粉末和助焊剂组成：所述一种添加微纳米颗粒的复合焊膏中的金属粉末的质量分数为80%-90%，助焊剂的质量分数为10%-20%。

金属粉末质量含量分别是Cu@Ag为0.10%~5.00%、Ag为0.30%～1.20%、Cu为0.50%~0.90%、Ni为0.03%～0.05%，其余为Sn10Sb粉末。

助焊剂按照质量含量由15%活性剂、37.5%成膜剂、1%触变剂、1.5%调节剂、1.5%表面活性剂、0.5%缓蚀剂和溶剂组成。

一种添加微纳米颗粒的复合焊膏的制备方法是按以下步骤进行的。

一、采用液相还原法制备Cu@Ag颗粒。

第一步：称取适量铜粉。加入配置体积浓度为20%的硫酸清洗，进行离心，洗涤。同时配制前驱反应液，在酸洗之后处理铜粉。

第二步：配制银氨溶液，将硝酸银溶液与氢氧化钠溶液混合，加入氨水。