[发明专利]耐高温服役的复合钎料、焊膏及其焊接方法与电子基板

说明书

本发明公开了一种耐高温服役的复合钎料，其主要由以下重量百分数的组分混合而成：SnAgCu系钎料71～99％，Ag颗粒1～29％。本发明还公开了一种耐高温服役的焊膏，其包括上述复合钎料和助焊剂；本发明还公开了利用上述复合钎料的焊接方法，其包括将复合钎料施加到基板搭接处，然后采用瞬时液相扩散焊焊接。本发明还公开了一种电子基板，其包括了由上述复合钎料形成的焊接接头。实施本发明，可提升焊接接头的耐高温服役性能，达到低温焊接，高温服役的效果。

技术领域

本发明涉及无铅钎料技术领域，具体涉及一种耐高温服役的复合钎料、焊膏及其焊接方法与电子基板。

背景技术

在微纳电子封装中，一直被广泛采用的是Sn-Pb钎料，其成本低廉，力学性能优良，高温服役性能优良。然而，Pb属于有毒物质，对人体和环境会造成较大的危害。因此，无铅钎料逐渐成为业界的研究重点。现有的无铅钎料主要有Zn基钎料、Bi基钎料、Au基钎料和Ag基钎料等。其中，SnAgCu系钎料在性能方面与传统的Sn-Pb钎料相近，是最有可能替代传统钎料的无铅钎料。但现有的SnAgCu系钎料，其各项性能仍然与传统的Sn-Pb钎料有一定差距，难以满足一些特殊场合的需求。尤其是现有的SnAgCu系钎料的允许工作温度较低，一般比钎焊温度低60～100℃，即在120～160℃，但对于一些大功率器件，实际工作温度往往高于200℃，使得SnAgCu系钎料难以适用该环境。

此外，SnAgCu系钎料在钎焊过程中，焊膏易与引线或待焊接基板反应，形成Cu₃Sn层，Cu₃Sn层脆性较高，使得钎焊接头的易于脆化、疲劳失效。尤其是在高温服役过程中，接头溶铜速度更快，更加容易发生脆化缺陷。

一种常见的改善SnAgCu系钎料性能的方法是在配方中添加其他元素，如In、Bi、Ni、Mn等；专利CN111093889A利用Ag、Cu、Bi、Ni、Co合成了无铅钎料，其可在钎焊接头内生成针状晶体，并抑制Cu₃Sn的生长，从而达到在-40℃～125℃的冷热循环中能抑制钎焊结合部的龟裂发展趋势，提升了其可靠性。但添加其他元素形成合金后，合金的成分难以控制，质量一致性差，且合金系统的复杂化使得焊膏难以回收，增加了材料成本。

另一种常见的方式是通过改善Sn、Ag、Cu的比例来提升性能，如提升Ag的含量，以提升焊头的蠕变寿命、润湿性和力学性能；然而，添加Ag会降低钎料的熔化温度。并且，当Ag含量超过4.7％以后，难以采用其进行钎焊，因此，现有技术中的SnAgCu系钎料中Ag含量均≤4.7％。且本领域技术人员统一认为：提升SnAgCu系中的Ag含量虽然对其力学性能、润湿性能等有益，但是也会降低其钎焊温度，弱化钎料的高温服役稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，本发明提供一种耐高温服役的复合钎料，其高温组织服役稳定性强，力学性能优良，可达到低温焊接，高温服役的目的。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种耐高温服役的焊膏，其高温组织服役稳定性强。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种利用上述耐高温服役的复合钎料的焊接方法，其可提升焊接接头的高温服役稳定性。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种电子基板。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐高温服役的复合钎料，其主要由以下重量百分比的组分混合而成：SnAgCu系钎料71～99％，Ag颗粒1～29％。

作为上述技术方案的改进，所述混合钎料主要由以下重量百分比的组分混合而成：

SnAgCu系共晶钎料71～99％，Ag颗粒1～29％。

作为上述技术方案的改进，所述Ag颗粒的粒径≥1μm。

作为上述技术方案的改进，所述Ag颗粒的粒径为1～100μm。