[发明专利]一种复合型强化焊料及其制备方法

说明书

本发明属于复合焊料领域，具体涉及一种复合型强化焊料及其制备方法。本发明所述复合型强化焊料由SiC增强颗粒和余量的基体合金组成；所述SiC增强颗粒为镀银改性的SiC颗粒；所述焊料中SiC颗粒的质量分数为基体合金质量的0.2‑1％。本发明焊料制备方法包括：镀银SiC颗粒制备；烘干、磨粉保存；取基体合金，进行熔炼；制备镀银SiC颗粒浆料；镀银SiC颗粒浆料与基体合金充分混合；浇铸、成型。本发明的复合焊料能明显提高焊点屈服强度，改进抗蠕变性能和抗疲劳性能，进而延长电子器件服役寿命，而且能够适合企业大批量生产。

技术领域

本发明属于复合焊料领域，具体涉及一种复合型强化焊料的制备方法。

背景技术

随着电子产品逐渐走向微型化，电子元器件的装配逐渐走向密集化，电子封装技术也面临着越来越大的挑战。在电子封装技术中，焊点的可靠性问题一直是电子产品设计和使用中的核心问题之一。焊点一方面可以作为电子信号传输通道，同时也在芯片和基板之间形成机械连接并且起到导热作用。而焊点在服役过程中伴随着热以及机械应力的循环作用，极易发生蠕变、疲劳等失效行为，进而影响电子产品的使用寿命。有人通过粉末冶金法将碳化硅(SiC)颗粒与焊料合金混合制备强化型焊料，但该工艺只适合少量制作，不能作为企业规模性的生产。也有人通过内生法来制备强化焊料，内生法生产的金属间化合物与基体合金的结合力虽强，但不够稳定，随着焊点服役时间的增加，金属间化合物会因为元素扩散而粗化，聚集成块，使强化效果快速下降，削弱焊点的可靠性和减短焊点的服役寿命。而通过外加法添加高模量的SiC陶瓷颗粒则不存在这个问题，焊接时焊料再次熔化、冷却后SiC颗粒依旧存在于晶粒和晶界，SiC颗粒可以细化晶粒、钉扎位错，使位错塞积，增加位错密度，起到提高基体合金屈服强度的作用，从而提高蠕变寿命。但普通外加法都是将SiC颗粒表面改性后直接加入基体合金，单纯用机械搅拌、超声波搅拌或者电磁搅拌方式进行混合，这样很难实现外加颗粒与基体合金的融合，因为熔融焊料和SiC颗粒表面都始终存在阻碍两者接触和融合的氧化膜，直接添加SiC颗粒会导致强化焊料的屈服强度、抗蠕变性能都不理想。

发明内容

鉴于此，有必要针对上述问题提供一种能明显提高焊点屈服强度，改进抗蠕变性能和抗疲劳性能，进而延长电子器件服役寿命，而且能够适合企业大批量生产的复合型强化焊料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合型强化焊料，所述复合型强化焊料由镀银改性的SiC颗粒和余量的基体合金组成，所述焊料中SiC颗粒的质量分数为基体合金质量的0.2-1％(镀银改性的SiC颗粒用量需要根据SiC颗粒的质量分数和镀银的质量分数换算)；所述焊料中SiC颗粒的质量分数优选值为0.5-1％。

进一步的，所述SiC颗粒的平均粒径为10-50nm。

进一步的，所述SiC颗粒镀银改性处理中，银的质量分数为55-90％(即镀银SiC颗粒的密度为7.2-9.7g/cm³)；所述镀银SiC颗粒的密度通过调节镀银量来控制，且其与基体合金的密度越接近效果越好。

进一步的，本发明所述方法适用于所有基体合金，例如：Pb92.5Sn5Ag2.5、Sn96.5Ag3.0Cu0.5、Pb88Sn10Ag2等。

一种复合型强化焊料的制备方法，所述制备方法为外加法，具体步骤包括：

1)将纳米SiC颗粒进行表面镀银处理；镀银后SiC颗粒的密度与基体合金的密度接近；

2)将步骤1)处理后的镀银SiC颗粒烘干、磨粉(150目～200目)保存；

3)取基体合金，并进行熔炼；

4)称取步骤2)制得的镀银SiC颗粒、有机添加剂，在分析级乙醇溶液中进行充分搅拌，制备成浆料；