[发明专利]焊锡膏

说明书

技术领域

本发明属于膏体焊接材料技术领域，具体涉及一种焊锡膏。

背景技术

现代电子工业快速发展，焊锡膏对于电子产品的焊接是其重要的生产环节，传统的焊锡膏因为含有大量铅而产生大量烟尘而被逐渐取代，采用低银化焊料合金是无铅化电子组装提高性价比的发展趋势，在现有市场上已有基于SAC305制备的焊锡膏，但其缺点是成本偏高，以此急需通过降低焊料合金中的Ag含量，进而提高组装工艺的性价比。

Sn-Zn系焊料是目前在电子封装工业中替代Sn-Pb焊料的一种无铅焊料，与Sn-Pb共晶焊料的熔点十分接近，因此引起了人们的关注。对Sn-Zn系焊料人们对其进行了多方面的研究，也获得了很多实质性的进展和成就，但在实际中也显示了一些不足之处。Sn-Zn系焊料与基板的结合强度和焊点的可靠性较差。此外，是极易氧化的元素，含Zn较多的熔体表面更容易形成氧化物，且形成的氧化物没有保护熔体的作用，从而导致焊料的抗氧化性较差，限制了焊料合金的应用。低温锡膏现存最大的缺点是容易发黑，原因在于金属Zn比其他的金属更易氧化，氧化层也更厚，助焊膏去除氧化物之后形成的金属盐也比较多，这些盐焊后就会形成一种黑色物质。因此，如何改善低温锡膏的发黑问题成为现有技术的关键。

发明内容

本发明提出一种焊锡膏，该焊锡膏具有很好的焊点结合强度，解决目前低温锡膏易发黑的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种焊锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末85％～90％与助焊膏10～15％混合制成，所述无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：锌5～10％、纳米钛颗粒0.1～0.2％、铜0.3～0.5％、铋2～4％与石墨烯0.6～2.4％，余量为锡；所述助焊膏的组分为：粘结成膜剂35～45wt％、二溴乙基苯0.5～2wt％、蓖麻油酰二乙醇胺1～2％、三乙醇胺3～6％，余量为有机溶剂。

进一步，所述有机溶剂由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚按照体积比为40～50:10～20:30～50组成。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述粘结成膜剂为氢化松香、聚合松香与水白松香的混合物，其中，氢化松香、水白松香与聚合松香的质量比为2～3:4～5:1～2，有利于保证助焊膏的物理稳定性，从而延长其存储寿命。

一种焊锡膏的制备方法，包括以下步骤：

1)无铅焊料合金粉末制备；

2)助焊膏制备：先按配料量的有机溶剂和粘结成膜剂置于带分散装置的容器中，加热并不断搅拌至物料完全溶解，然后一次性加入其余物料，继续加热搅拌至所有物料完全溶解成清亮稀粘稠液体即停止加热和搅拌，封好容器口，静置冷却至室温，得到助焊膏；

3)先将助焊膏置于合成器中，然后加入无铅焊料合金粉末焊料粉，将合成器密封，然后启动真空系统抽真空后充入氮气至正压，随后启动搅拌系统搅拌，停止搅拌，出料，即得。

进一步，本发明优选实施例中，所述无铅焊料合金粉末制备方法为：

a、将纯锌锭、纳米钛颗粒、纯铜锭、纯铋锭以及纯锡锭封装在真空石英管中，然后充入高纯度的氮气保护性气体；

b、将步骤a中封装好的原料放入反应炉中熔炼热处理，完全熔化后的熔液；

c、将石墨烯置于搅拌式球磨机中，充入液氮至完全浸没磨球后，进行球磨，将球磨后的粉末取出，加入步骤b的熔液中进行搅拌，然后置于惰性气体保护箱中冷却至室温，再装入模具中热压烧结；

d、将热压烧结后的坯体挤压加工成型，即得。

本发明的有益效果：

1、本发明使用的助焊膏通过对各种组分的筛选，有效解决了无铅锡膏发黑的问题。此外，对有机溶剂进行筛选发现使用由四氢糖醇、二缩三乙二醇、氢化松香丙醚组成的有机溶剂，使得无铅锡膏润湿性较好、焊点外形较饱满，铺展率都大于92％，较传统的醇醚复配溶剂铺展率提高很多

2、本发明通过添加适当比例的石墨烯，石墨烯与固溶钛晶体相互作用，使得固溶钛优先与氧反应，在熔融焊料的液面瞬间形成一层薄而致密的氧化膜，该氧化膜能够有效地隔离外界的氧进入膜内，能够抑制熔融焊料中的Zn发生氧化，从而显著提高焊料合金的抗氧化性能。纳米钛颗粒能促进IMC层的生长，抑制Cu3Sn层的生长。

具体实施方式

实施例1

一种焊锡膏，按照重量百分数计算，由无铅焊料合金粉末85％与助焊膏15％混合制成。

无铅焊料合金粉末按照重量百分数计算，包括以下原料制成：锌7％、纳米钛颗粒0.15％、铜0.4％、铋3％与石墨烯1.8％，余量为锡。