[发明专利]一种碳纳米管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，具体涉及一种碳纳米管改性低温焊料及其制备方法。一种碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05‑5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10‑50μm，管径为20‑50nm。本发明提供了一种碳纳米管改性低温焊料，通过羟基多壁碳纳米管和镀镍碳纳米管的复配协同，改善了碳纳米管和合金之间的相容性，产生非常优异的效果，可以有效提高焊锡料的韧性和焊接性，起到补强的作用。另外，改性碳纳米管的加入，不仅可以解决羟基多壁碳纳米管的上浮问题，使焊料的跌落韧性得到提高，而且还可以增强碳纳米管在焊料基体中的分散性，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，具体涉及一种碳纳米管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。

碳纳米管以其良好的力学、电学和热学性质，正在成为传统焊料优良的增强相。理论计算表明，碳纳米管的力学性能明显优于其他晶须材料，具有很高的轴向强度和刚度。碳纳米管的低密度和良好的结构稳定性，使其在复合焊料领域具有诱人的应用前景。但是由于碳纳米管比表面能高，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，因此如何发挥碳纳米管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碳纳米管改性低温焊料，按重量百分比计，原料至少包括以下组分：0.05-5％镀镍碳纳米管，余量为锡铋系列合金；所述镀镍碳纳米管的长度为10-50μm，管径为20-50nm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述原料还包括羟基多壁碳纳米管。

作为本发明一种优选的技术方案，所述镀镍碳纳米管、羟基多壁碳纳米管的重量比为1：(0.1-2)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述羟基多壁碳纳米管的长度为10-50μm，管径为2-20nm。

作为本发明一种优选的技术方案，所述羟基多壁碳纳米管中羟基的含量为1-6wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述原料还包括改性碳纳米管。

作为本发明一种优选的技术方案，所述镀镍碳纳米管、改性碳纳米管的重量比为1：(0.5-1.5)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：酸化碳纳米管、活化碳纳米管、电镀碳纳米管。

作为本发明一种优选的技术方案，所述电镀碳纳米管的电镀液中包括硝酸铈、硝酸银和柠檬酸钠。

本发明的第二方面提供了一种所述碳纳米管改性低温焊料的制备方法，包括以下步骤：向熔融的锡铋系列合金中加入其他原料，在氮气保护下搅拌10-30min后，冷却成型，即得。