[发明专利]一种石墨烯改性低温焊料及其制备方法

说明书

本发明涉及低温焊料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性低温焊料及其制备方法。一种石墨烯改性低温焊料，按重量百分比计，至少包括以下组分：0.1‑0.5％石墨烯、余量为焊料合金。本发明提供了一种石墨烯改性低温焊料，通过镀银石墨烯和金粒子负载石墨烯的复配，对焊料的补强取得优异的效果，同时改善了石墨烯在焊料焊接过程中漂浮的问题，使焊料的韧性强度更加优异。另外，镀银石墨烯采用特定的方法制得，增强其在焊锡料基体中的分散性，提高焊料的拉伸强度和延展性，从而进一步提高焊点的跌落韧性。

技术领域

本发明涉及低温焊料技术领域，具体涉及一种石墨烯改性低温焊料及其制备方法。

背景技术

现代电子制造技术的进步促使电子信息系统向着小型化、高密度化、多功能化的方向不断发展，系统的集成度、元器件数和I/O引脚数不断提高。为将多种不同功能的芯片或器件集成在一个系统中，就必须减小封装工艺温度对各种芯片和器件造成的热影响，特别是对于热失配、热敏感材料、柔性基板、多层化芯片和内藏化器件等，必须在尽可能低的温度条件下完成封装互连，即低温封装。

降低焊接温度，需要使用低温焊料(LTS)，常用的低温焊料为含有Bi的合金，铋含量一般高于40％，典型的为Sn42Bi58共晶合金或者在共晶点附件的合金组成。含有铋的合金，由于铋的特性，韧性不足，锡铋合金特别脆，相应焊点在振动跌落性能只有现用高温合金的1-10％。往往不能满足实际性能需求。因此对低温焊料进行韧性补强是一个现实的需求。

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。石墨烯优异的理化性质，使其在复合焊料领域具有诱人的应用前景。但是由于石墨烯比表面能高，在金属焊料基体中不易分散，并且与焊料基体的界面结合性差，因此如何发挥石墨烯在无铅焊料中的增强作用，制备出性能优好、绿色环保的新一代焊料是电子工业亟待解决的重要问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种石墨烯改性低温焊料，按重量百分比计，至少包括以下组分：0.1-0.5％石墨烯、余量为焊料合金。

作为本发明一种优选的技术方案，所述石墨烯包括镀银石墨烯。

作为本发明一种优选的技术方案，所述镀银石墨烯的制备包括纯石墨烯的酸化、活化和镀银。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纯石墨烯的厚度为0.5-10nm，直径为0.5-10μm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纯石墨烯的酸化中，酸化液为浓硫酸、乙醇、柠檬酸的组合，重量比为1：(0.05-0.2)：(0.1-0.5)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述石墨烯还包括金粒子负载石墨烯。

作为本发明一种优选的技术方案，所述金粒子负载石墨烯的粒径为5-30nm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述镀银石墨烯和金粒子负载石墨烯的重量比为100：(0.01-0.1)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述焊料合金选自锡铋系列合金、锡-铜合金、锡-银-铜合金、锡-锌合金中的任一种。

本发明的第二个方面提供了一种所述石墨烯改性低温焊料的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将石墨烯投入无水乙醇中，超声处理1-2h，转移至球磨机，球磨10-50min，取出烘干，即得研磨后的石墨烯；

(2)将研磨后的石墨烯加入熔融的焊料合金中，在氮气保护下搅拌10-30min后，冷却成型，即得。