[发明专利]高活性环保低银Sn-Ag-Cu系无铅无卤素锡膏

说明书

技术领域

本发明属于微电子封装领域，涉及一种电子封装连接材料，即涉及一种高活性环保低银Sn-Ag-Cu系无铅无卤素锡膏。

背景知识

随着人类环保意识的增强，微电子封装行业中使用的Sn-Pb焊料合金中Pb的毒性及其对环境的污染问题日益受到人们的重视。因此，美国和欧盟相继颁布了Reid法案和WEEE及ROHS指令，其目的是通过立法来推动电子封装行业的无铅化进程。

目前，微电子封装行业中常用的无铅焊料合金大都是以Sn为主要成分，通过添加Ag、Bi、Zn、Cu、In和Ni等元素构成的二元、三元甚至多元焊料合金。在这些无铅焊料合金当中，Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金因其优良的综合力学性能以及较高的可靠性能而被广泛应用。但Ag是贵金属，其在焊料合金中的比例直接影响焊料合金的成本。因此，为了降低焊料合金成本，同时也为了减少粗大Ag₃Sn金属间化合物（易造成焊点过早失效）的形成，低银的Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金的开发研究已经成为焊料合金发展的一种趋势。研究发现，Ag含量的降低却使得Sn-Ag-Cu系无铅焊料合金自身的润湿性有所降低，现有的无卤助焊剂的活性已不满足焊接要求，而用现有的含卤素助焊剂配制的焊锡膏虽能在一定程度上满足焊接要求，但是因为卤素离子的存在不仅会影响产品的可靠性，而且卤化物对臭氧层还具有极强的破坏作用，所以无卤素的助焊剂和无卤素锡膏已经成为微电子封装行业的一个必然趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种高活性环保低银Sn-Ag-Cu系无铅无卤素锡膏。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

所述的高活性环保低银Sn-Ag-Cu系无铅合金焊锡膏是由重量百分比为88.2%的Sn99Ag0.3Cu0.5Ni0.2锡粉与11.8%的助焊剂组成。

所述的Sn99Ag0.3Cu0.5Ni0.2锡粉用超声雾化方法来制备，锡粉的粒径为38～45μm。

所述的助焊剂由以下重量百分比组分组成：聚合松香18%～20%、丙烯酸松香18.5%～20.5%、丙二酸4%～5.5%、己二酸5%～6.5%、咪唑啉磷酸盐0.65%～0.8%、改性氢化蓖麻油3.5%～4%、乙二撑双硬脂酸酰胺4%～4.5%、间苯二酚杯芳烃2.5%～3.5%、聚氨酯3%～4.5%、聚酰胺2.5%～4%、苯并咪唑0.1%～0.15%、苯并三氮唑0.05%～0.1%、二乙二醇辛醚15.5%～21.2%、四甘醇二甲醚10.45%～17%。

本发明选用的丙烯酸松香酸值较高，约为200～240，配合活性较高的丙二酸和己二酸，可使锡膏具有较高的活性，且在长时间的储存及印刷过程中活性也不会减弱，满足焊接生产要求。采用聚合松香、聚酰胺和聚氨酯的配合使用，能确保锡膏具有合适的粘着力和粘度满足印刷和贴装要求。选用己二酸作为助焊剂的活性剂是因为其不仅活性强而且不吸潮，配合苯并咪唑和苯并三氮唑能保证锡膏具有较高的存储寿命。

与目前微电子封装行业所用的含卤素的锡膏相比，本发明所提供的锡膏印刷性能好，活性强，润湿性能好，无锡球，焊后残留物无腐蚀，储存寿命长，符合市场及环保要求。

附图说明

图1为本发明实施例4锡膏的外观形貌。

图2和图3为本发明的实施例4锡膏与比较例锡膏（目前常用的含卤素Sn99Ag0.3Cu0.5Ni0.2锡膏）在180天储存期内粘度稳定性的对比曲线图。

图4和图5为本发明的实施例4锡膏与比较例锡膏在180天储存期内Ti值稳定性的对比曲线图。

图6和图7为本发明的实施例4锡膏与比较例锡膏焊后残留物对铜基板腐蚀性的对比图。图6和图7中的A区域为残留助焊剂覆盖区域，B区域为铜基板被残留助焊剂腐蚀的区域。

图8和图9为本发明的实施例4锡膏与比较例锡膏印刷性的对比图。

图10和图11为本发明的实施例4锡膏与比较例锡膏在回流焊过程中锡球产生程度的对比图。

具体实施方式

实施例1：

一种高活性环保低银Sn-Ag-Cu系无铅无卤素锡膏是由重量百分比为88.2%的Sn99Ag0.3Cu0.5Ni0.2锡粉与11.8%的助焊剂组成。

（1）助焊剂按照表1重量配比配制：

表1