[发明专利]一种通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法

说明书

本发明涉及一种通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法，属于焊接添加剂技术领域。本发明将CuClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O/乙醇溶液和SnClsubgt;2/subgt;·2Hsubgt;2/subgt;O/乙醇溶液混合均匀得到A‑B混合液，在温度为180～220℃，将NaBHsubgt;4/subgt;/乙醇溶液逐滴加入到A‑B混合液中，震荡反应至无气泡产生得到籽晶溶液；在温度为180～220℃，将籽晶溶液保温静置6‑42h，固液分离，洗涤固体得到纳米Cusubgt;3/subgt;Sn颗粒添加剂。本发明通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法，可以提升焊接后焊点稳定性，更好地改善当前的无铅焊料的焊接性能，提高可靠性，且操作方便，工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法，属于焊接添加剂技术领域。

背景技术

传统Sn-Pb焊料中的铅元素具有神经毒性，在废弃电子器件的处理过程中，铅会渗入生态环境中，造成间接污染。

目前对于无铅焊料，一般认为符合：在电子封装中，向Sn基体中添加了Ag，Cu，Sb，In或其他合金元素，并且将Pb的质量分数控制在0.2％的软焊料合金即为无铅焊料。国内外近年来对二元无铅焊料进行了深入广泛的研究，研究的体系有：Sn-Ag、Sn-Bi、Sn-Sb、Sn-Zn、Sn-In、Sn-Cu以及在此基础上衍生出来的三元系乃至多元系焊料合金等。随着技术的进步，电子器件的尺寸不断变小，I/O终端的数量不断增多，这也使得同等大小的元器件中焊点的数量变得越来越多，而尺寸越来越小。这就要求新型焊接材料要具有更好的可靠性。为此，开始在传统的无铅焊料合金中加入纳米颗粒，形成强化相。研究表明，纳米颗粒的存在影响了纳米颗粒与基质之间的微观结构、结合和界面连接，对无铅焊料物理化学性能、微观组织及力学性能等方面都能产生影响。在焊点服役过程中，界面处的微裂纹是导致其失效的主要因素，而界面处微裂纹的产生又与IMC(金属间化合物)层有密不可分的联系，纳米相颗粒的添加有利于在一定程度上避免界面处微裂纹的产生。与其他纳米颗粒相比添加作为金属间化合物的Cu₆Sn₅及Cu₃Sn纳米颗粒可以有效的降低IMC层的应力，进一步降低界面处形成微裂纹的几率，加强焊点的可靠性。

目前国际市场上并没有Cu₆Sn₅与Cu₃Sn纳米颗粒的相关产品，这主要是由于Cu₆Sn₅与Cu₃Sn的制备多采用冶炼法制成金属锭，而两者熔点均较高因此难以通过雾化制粉，而传统的化学法步骤又较复杂，产率并不稳定。

发明内容

本发明针对现有技术纳米级焊料添加剂Cu₆Sn₅及Cu₃Sn纳米颗粒无法制备的问题，提供一种通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法，即通过先利用还原反应制备Cu、Sn单质，通过分散、配位作用，使得Cu、Sn单质反应生成Cu₃Sn，并且通过控制反应温度与保温时间，可以生成含有不同纳米颗粒的混合物。

一种通过化学反应制备纳米级焊料添加剂的方法，具体步骤如下：

(1)将CuCl₂·2H₂O与无水乙醇混合均匀得到溶液A，将SnCl₂·2H₂O与无水乙醇混合均匀得到溶液B，将NaBH₄与无水乙醇混合均匀得到溶液C；

(2)将溶液A和溶液B混合均匀并匀速升温至温度为180～220℃，然后将溶液C逐滴加入到A-B混合液中，震荡反应生成黑色物质并放出大量气泡，震荡反应至无气泡产生得到籽晶溶液；

(3)在温度为180～220℃，将籽晶溶液保温静置6-12h，固液分离，洗涤固体得到锡基焊料纳米添加剂，锡基焊料纳米添加剂置于无水乙醇中密封保存。