[发明专利]一种高温服役的无铅焊料及其制备方法

说明书

本发明涉及无铅焊料合金及电子封装互连技术领域，更具体地涉及到一种高温服役的无铅焊料及其制备方法。所述无铅焊料的制备原料包括纳米金属粉和锡银铜合金粉，重量比为1：(5～20)。本发明提供一种高温服役的焊料，通过添加纳米金属粉，如纳米铜粉和纳米铜合金粉等，且控制粒径等，可提高焊料经过回流焊得到的焊点的高温服役和表面光泽性能，当第二次回流焊甚至更高温度条件，如大于260℃的温度下，焊点仍是固体，不会发生融化而破坏，可用于电子封装的多次焊接。

技术领域

本发明涉及无铅焊料合金及电子封装互连技术领域，更具体地，本发明涉及一种高温服役的无铅焊料及其制备方法。

背景技术

现代电子组装过程中，如在半导体芯片的生产组装过程中，往往需要对一些器件或者模块进行装连，如使用高温焊料(熔点高于240度)进行焊接，从而防止相应的半导体元件(如cpu，内存等)在后续组装焊接过程中内部焊点熔化而损坏。目前常用的高温焊料通常为含有大量铅的合金(如Sn5Pb95，Sn10Pb90，熔点约280度)，或者锡锑合金(Sn95Sb5，Sn90Sb10熔点约238-245度)。锡铅合金熔点合适，但是无法实现无铅化制程。锡锑合金同样面临金属锑的毒性问题。同时使用高温合金需要在焊接时将温度提高到合金熔点之上，大大高于普通PCB材料的耐热温度，对器件具有一定的损伤。故使用无铅的合金作为焊料进行电子封装是目前一个重要的需要。

另外，在目前进行封装的过程中，往往需要多次焊接，在后续的焊接过程中，往往容易造成之前焊好的器件由于受热，焊点熔化而破坏的情况。为了避免这种情况，需要使用不同熔点温度的焊料对不同阶段的器件/组件进行焊接组装。会造成工艺繁琐和成本的浪费。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种高温服役的无铅焊料，所述无铅焊料的制备原料包括纳米金属粉和锡银铜合金粉，重量比为1：(5～20)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米金属粉包括纳米铜粉，粒径为5～50nm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米金属粉还包括纳米铜合金粉，所述纳米铜合金粉和纳米铜粉的重量比为1：(3～5)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米铜合金粉的粒径为50～100nm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米铜合金粉中铜的重量百分数大于50wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纳米铜合金粉为二元纳米铜合金和/或三元纳米铜合金。

本发明第二个方面提供了一种如上所述的高温服役的无铅焊料的制备方法，包括以下步骤：将所述无铅焊料的制备原料混合，得到无铅焊料。

本发明第三个方面提供了一种如上所述的高温服役的无铅焊料的施工工艺，包括以下步骤：通过回流焊接形成焊点。

本发明第四个方面提供了一种如上所述的高温服役的无铅焊料的施工工艺得到的焊点。

本发明第五个方面提供了一种如上所述的高温服役的无铅焊料的应用，应用在电子封装领域。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供一种高温服役的焊料，通过添加纳米金属粉，如纳米铜粉和纳米铜合金粉等，且控制粒径等，可提高焊料经过回流焊得到的焊点的高温服役和表面光泽性能，当第二次回流焊甚至更高温度条件，如大于260℃的温度下，焊点仍是固体，不会发生融化而破坏，可用于电子封装的多次焊接。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。