[发明专利]一种高铺展率的无铅复合焊锡膏的制备方法

说明书

一种高铺展率的无铅复合焊锡膏的制备方法，是将纳米Sb₂SnO₅颗粒加入锡基焊锡膏中，在低温条件下保温搅拌均匀，使纳米Sb₂SnO₅颗粒均匀分布于锡基焊锡膏中，得到复合焊锡膏。本发明方法制备的无铅复合焊锡膏铺展率及可靠性高，电阻率低，制备工艺及成本低。

技术领域

本发明涉及无铅焊锡膏的制备方法技术领域，具体涉及一种高铺展率的无铅复合焊锡膏的制备方法。

背景技术

电子行业是当下发展最迅速的行业之一，特别是自动化、智能化的推进，电子产品作为人类最重要的必需品，组装材料对其质量起决定性的作用。无铅钎料合金作为电子组装工艺最为基础的材料，其性能也是电子封装技术领域关注的焦点之一，优良的焊接性能够有效降低焊接过程中产生的虚焊、漏焊等问题。

另一方面，目前电子产品正向小型化、微型化发展，需要的焊接钎料也越来越少，这对钎料的性能提出了更高的要求，不仅要求钎料合金具有优良的焊接性能，而且焊后的质量也要得到保障。焊接界面金属间化合物IMC层的形貌对焊接后的质量有重要的影响，由于焊接材料的特殊性，在焊接界面形成的金属间化合物层往往是不均匀的，会降低焊接接头的可靠性。控制焊接界面的形貌，获得厚度适中、均匀、平滑的焊接界面也是焊料开发工作者追求的目标。

研究发现微量Ag与合金基体的Sn能形成弥散的高熔点的Ag₃Sn微粒，从而提高合金形核能力和降低基体内部质点扩散能力，在焊料合金中添加Ag元素能有效改善合金微组织、可靠性、力学性能、电学性能、焊接性能等等。但是Ag元素的价格相对较高，所以降低Ag元素的含量也成为焊料开发者的研究方向之一。

Sb₂SnO₅作为优良的导电材料，其纳米颗粒Sb₂SnO₅不仅能提高合金的导电性、润湿性，同时还能起到抑制合金晶粒长大的作用，机理如下：

首先，合金氧化物H_m高于合金单质的H_m，而Sb₂SnO₅与锡焊料合金成分相近，它们的V_m值相近，则纳米Sb₂SnO₅颗粒的H_m/V_m值要高于焊料合金元素的H_m/V_m，在熔融状态下，纳米Sb₂SnO₅颗粒偏聚熔体表面的倾向要高于焊料合金元素的偏聚倾向，故而降低了焊料合金熔体表面张力，提高了焊料合金铺展性；

其次，Sb₂SnO₅是Sb掺杂SnO₂的产物，本质上属于金属氧化物，在焊接时，锡膏内部呈酸性的物质会与Sb₂SnO₅部分反应，迅速放出气体，使合金熔体膨胀，间接促进熔体在铜片表面拓展，从而间接提高了焊料合金对铜片的润湿性；并且由于混合锡膏时的充分搅拌，整个锡膏中均匀分布纳米Sb₂SnO₅颗粒，焊接时，整个熔体都在产生气体，促进熔体膨胀的同时更能降低静态(焊接完成)焊点内部的气泡体积：焊接时，相比于熔融时闭合不冒泡的传统锡膏，迅速冒泡的焊点利于内部气泡的排除，所剩下的气泡是由于Sb₂SnO₅与酸性物质不断反应产生的细微气泡，其可靠性高于含大气泡的焊点。

添加高熔点难熔纳米颗粒时，因为纳米颗粒相对熔体较轻、自身极易吸附氧而与熔体间形成氧化膜，所以如果不采用真空熔炼或者气氛保护手段，纳米颗粒和熔体总是会被一层较厚的氧化膜隔离开，导致直接添加纳米颗粒到熔体中时，纳米颗粒几乎进不到熔体内，并且纳米颗粒容易团聚，从而降低了纳米颗粒抑制组织异常生长的效果。针对这个问题，研究者们往往球磨混合纳米颗粒与焊料，再通过粉末冶金法制备复合焊料，但是制备周期长，能耗高。

发明内容