專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)鉛助焊膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，涉及一種微電子表面封裝互連材料。
背景技術(shù)：
環(huán)保電子材料已經(jīng)深入人心，歐盟的RoHS指令已實(shí)施2年多，國(guó)內(nèi)的電子材料無(wú) 鉛化也正趨于完善。但是現(xiàn)在的無(wú)鉛化制程過(guò)程中還是存在許多問(wèn)題，一方面，無(wú)鉛化制程過(guò)程虛焊、 假焊等現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率相對(duì)于有鉛封裝，要高許多，因此而導(dǎo)致的次品率增加令電子生產(chǎn) 廠家十分頭痛。另一方面，現(xiàn)在許多集成電路難以無(wú)鉛化，歐盟的RoHS不得不進(jìn)行豁免，如 電信通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)電子產(chǎn)品等眾所周知，無(wú)鉛合金與有鉛合金在封裝互連工藝中，性能有很大不同，但急需解決 或者突破的，在于助焊膏活性、潤(rùn)濕性、印刷性三個(gè)方面。無(wú)鉛合金要求比有鉛合金更高的活性。在保存和使用兩個(gè)不同階段，對(duì)于活性的 釋放有不同的要求，在5-10°C條件下保存時(shí)，活性釋放很少，而在回流過(guò)程中，要求活性完 全釋放。從已有的活性物質(zhì)特性來(lái)看，許多高活性物質(zhì)在常溫的活性穩(wěn)定性較差，它們?cè)诒?存溫度或者常溫條件下就會(huì)慢慢釋放活性，如果活性在產(chǎn)品保存過(guò)程中釋放過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致 錫膏硬化，甚至結(jié)塊，影響印刷性，以至無(wú)法使用。而在回流過(guò)程中，其活性較差，達(dá)不到回 流要求，產(chǎn)生虛焊、假焊等現(xiàn)象。無(wú)鉛合金在潤(rùn)濕性方面，要比有鉛合金差，影響無(wú)鉛合金在電路板上面的連接表 面積大小及其深度，進(jìn)而影響封裝互連的強(qiáng)度，若潤(rùn)濕性過(guò)差，會(huì)產(chǎn)生橋連、立碑和假焊等 現(xiàn)象。隨著快速貼片設(shè)備的發(fā)展，SMT生產(chǎn)線的速度有了極大的提高，模板印刷工經(jīng)常成 為生產(chǎn)工藝的瓶頸處。這導(dǎo)致SMT工程師要求封裝連接材料能夠?qū)崿F(xiàn)10. 16-20. 32cm/s以 上的印刷速度，而在印刷質(zhì)量中沒(méi)有任何的實(shí)質(zhì)退化。這就要求施配的無(wú)鉛焊膏在活性、潤(rùn)濕性和印刷性方面有所突破，才能滿(mǎn)足電子 表面封裝和表面貼裝的要求。因此，本發(fā)明總體思路是，利用液態(tài)的高分子和化學(xué)材料，在回流溫度條件下，與 金屬的表面形成接觸第三相，降低封裝溫度下兩種金屬液相表面直接接觸的潤(rùn)濕角，從而 提高兩種材料液相接觸基面大小及其封裝連接強(qiáng)度，提高封裝互連的工藝性和可靠性。同 時(shí)開(kāi)發(fā)相應(yīng)活性激發(fā)混合體，較精確控制活性有效釋放，提高封裝連接的可靠性和電氣絕 緣性能。開(kāi)發(fā)一種有機(jī)金屬螯合體系，使材料體系在未使用時(shí)呈現(xiàn)一種化學(xué)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)產(chǎn) 品的使用壽命。開(kāi)發(fā)一種觸變性流變劑，進(jìn)行復(fù)配處理，使得整個(gè)化學(xué)體系在于外加剪切力 作用下，具有良好的流變性，提高印刷速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)良的環(huán)保型助焊膏，其活性控制比較精確，潤(rùn)濕性和印刷性?xún)?yōu)良，并具有較高的焊后表面絕緣阻抗。為了達(dá)到上述目的，采用以下技術(shù)方案提供一種用于微電子封裝互連的助焊膏，采用下列材料按重量百分比混合而成 25-35%的有機(jī)酸，10-18%的有機(jī)胺，15-25%的松香，12-20%的溶劑，6_15的觸變劑，及余 量的添加物。在本發(fā)明中，優(yōu)選25-35%的有機(jī)酸，包括正戊酸、正己酸、正辛酸、癸酸、羥基丁 二酸、十二酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、十八烯酸、十八酸、十八碳三烯酸、己二酸、膦羧酸、 Y-亞麻酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、乙醇酸、氟硼酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、脂肪族二 元羧酸和芳香族羧酸的混合物優(yōu)選10-18%的有機(jī)胺，包括三乙胺、環(huán)己胺、鄰甲苯胺、三異辛胺、無(wú)水哌嗪、乙氧基乙胺、二乙烯三胺、檸檬酸氫二胺、琥珀酸乙二胺、異癸二酸銨、膦磷酸酯酰胺的一種或多 種的混合物優(yōu)選6-15%的觸變劑，包括聚乙烯蠟、土耳其紅油、改性蓖麻油、以及酰胺的混合 物，如二甲基甲酰胺(DMF)、D40、YJYZ酰胺、DS酰胺、DG酰胺。另外，本發(fā)明添加15-25%的松香，包括聚合松香、高加水白松香、全氫化松香、松 香甘油酯、松香甘油醚。添加12-20%的助溶劑，包括新戊二醇、四氫糠醇、乙基卡比醇，丁基卡比醇、丁基溶纖維、乙二醇苯醚、二乙二醇單己醚、二甘醇單己醚乙酸酯，本發(fā)明還添加余量的其它物質(zhì)，包括二乙胺鹽酸鹽、雙硬脂酸酰胺、苯并三氮唑、 苯并噻唑、苯并咪唑、琉基苯并噻唑、甲苯并咪唑、2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚。通過(guò)對(duì)大量有機(jī)酸和有機(jī)胺的研究，對(duì)于其分子結(jié)構(gòu)，活性基團(tuán)和特性進(jìn)行優(yōu)選， 并進(jìn)行復(fù)配處理，初步確定活性體系。然后，根據(jù)活性物質(zhì)特性，開(kāi)發(fā)一種催化劑體系，使得 催化劑體系能在不同回流溫度，對(duì)活性體系活性物質(zhì)逐一激發(fā)，使得活性呈現(xiàn)一種梯度釋 放過(guò)程，同時(shí)使得活性物質(zhì)活性釋放完全，比較精確的控制活性體系活性大小及其有效性。在微電子封裝連接領(lǐng)域，無(wú)鉛合金是以粉狀的固體與化學(xué)助劑體系進(jìn)行混合的， 粉體平均直徑在30-50um，在這種尺寸進(jìn)行螯合，其目的是有機(jī)物在微米尺度的粉體表面形 成一層螯合體，產(chǎn)生一種溫度模量下的穩(wěn)定體，從而保護(hù)粉體不被氧化，不與化學(xué)助劑體系 的其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，提高封裝連接材料的使用前的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。我們研究了幾 種具有良好螯合性能的有機(jī)酸和有機(jī)胺，然后進(jìn)行復(fù)配處理，以得到一種具有良好螯合性 能的復(fù)配物。在本發(fā)明中，我們開(kāi)發(fā)特種高分子單體觸變凝膠與有機(jī)化學(xué)體結(jié)合的復(fù)合體系， 使得焊錫膏在未被使用時(shí)，具有一定的粘稠度，以形成穩(wěn)定的混合體；在印刷過(guò)程中，產(chǎn)品 的高觸變性能使得粘度大幅度降低，從而達(dá)到良好的滾動(dòng)，并順利地通過(guò)模板狹縫使焊錫 膏印制在基板上，保證印刷的速度和質(zhì)量；在印刷后，具有良好的抗流變性，以防止坍塌和 產(chǎn)生橋連。在本發(fā)明中，為了在潤(rùn)濕性方面有所突破。我們研究錫銀銅粉體表面特性，液相表 面特性，并利用分子動(dòng)力學(xué)方法，模擬熔體短程有序結(jié)構(gòu)和中程有序結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)演化 規(guī)律，及其結(jié)構(gòu)遺傳性，利用結(jié)構(gòu)測(cè)試、物性研究、模擬計(jì)算相結(jié)合的方法，揭示了合金組織 變質(zhì)的熔體原子結(jié)構(gòu)本質(zhì)，以及固液轉(zhuǎn)化表面特征。以此為基礎(chǔ)，我們開(kāi)發(fā)出了一組高分子4量的有機(jī)鹽。在本發(fā)明中，我們優(yōu)選25-35 %的有機(jī)酸，包括正戊酸、正己酸、正辛酸、癸酸、羥 基丁二酸、十二酸、檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、十八烯酸、十八酸、十八碳三烯酸、己二酸、膦羧 酸、Y-亞麻酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、乙醇酸、氟硼酸、苯甲酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、脂肪族 二元羧酸和芳香族羧酸的混合物優(yōu)選10-18%的有機(jī)胺，包括三乙胺、環(huán)己胺、鄰甲苯胺、三異辛胺、無(wú)水哌嗪、乙氧基乙胺、二乙烯三胺、檸檬酸氫二胺、琥珀酸乙二胺、異癸二酸銨、膦磷酸酯酰胺的一種或多 種的混合物優(yōu)選6-15%的觸變劑，包括聚乙烯蠟、土耳其紅油、改性蓖麻油、以及酰胺的混合 物，如二甲基甲酰胺(DMF)、D40、YJYZ酰胺、DS酰胺、DG酰胺。另外，本發(fā)明添加15-25%的松香，包括聚合松香、高加水白松香、全氫化松香、松 香甘油酯、松香甘油醚。添加12-20%的助溶劑，包括新戊二醇、四氫糠醇、乙基卡比醇，丁基卡比醇、丁基溶纖維、乙二醇苯醚、二乙二醇單己醚、二甘醇單己醚乙酸酯，本發(fā)明還添加余量的其它物質(zhì)，包括二乙胺鹽酸鹽、雙硬脂酸酰胺、苯并三氮唑、 苯并噻唑、苯并咪唑、琉基苯并噻唑、甲苯并咪唑、2，6-二叔丁基對(duì)甲苯酚。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1這是適用于具有較低熔點(diǎn)無(wú)鉛合金的助焊膏，尤其是SnBi合金，助焊膏中各種原 料的質(zhì)量百分比為
權(quán)利要求
1.一種用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于采用下列材料按重量百分比混合 而成25-35 %的有機(jī)酸，10-18 %的有機(jī)胺，15-25 %的松香，12-20 %的溶劑，6_15的觸變 劑及余量的添加物。
2.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述有機(jī)酸是下 列材料中的一種或多種的混合物正戊酸、正己酸、正辛酸、癸酸、十二酸、十八烯酸、十八 酸、十八碳三烯酸、己二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、乙醇酸、氟硼酸、苯甲酸、羥基丁二酸、 檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸、膦羧酸、Y-亞麻酸、對(duì)叔丁基苯甲酸、異癸二酸銨、脂肪族二元羧 酸、芳香族羧酸。
3.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述有機(jī)胺是下 列材料中的一種或多種的混合物三乙胺、環(huán)己胺、鄰甲苯胺、三異辛胺、無(wú)水哌嗪、乙氧基 乙胺、二乙烯三胺、檸檬酸氫二胺、琥珀酸乙二胺、膦磷酸酯酰胺的一種或多種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述溶劑是下列 材料中的一種或多種的混合物新戊二醇、四氫糠醇、乙二醇苯醚、乙基卡比醇，丁基卡比 醇、丁基溶纖維、二乙二醇單己醚、二甘醇單己醚乙酸酯。
5.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述松香是下列 材料中的一種或多種的混合物包括聚合松香、高加水白松香、全氫化松香、松香甘油酯。
6.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述觸變劑是下 列材料中的一種或多種的混合物聚乙烯蠟、土耳其紅油、改性蓖麻油、酰胺。
7.如權(quán)利要求5所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述酰胺化合物 是下列材料中的一種或多種的混合物二甲基甲酰胺(DMF)、D40、Y1RZ酰胺、DS酰胺、DG酰 胺。
8.如權(quán)利要求1所述的用于微電子封裝互連的助焊膏，其特征在于，所述添加物是下 列材料中的一種或多種的混合物二乙胺鹽酸鹽、雙硬脂酸酰胺、苯并三氮唑、苯并噻唑、苯 并咪唑、琉基苯并噻唑、甲苯并咪唑、2，6- 二叔丁基對(duì)甲苯酚。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于微電子封裝互連的助焊膏，采用下列材料按重量百分比混合而成25-35％的有機(jī)酸，10-18％的有機(jī)胺，15-25％的松香，12-20％的溶劑，6-15的觸變劑及余量的添加物；適合于各種無(wú)鉛合金，如SnAgCu，SnCu，SnBi等。本發(fā)明通過(guò)對(duì)大量有機(jī)酸和有機(jī)胺的優(yōu)選，進(jìn)行復(fù)配處理，提高整個(gè)材料體系的活性，同時(shí)加入一定的催化劑，能在不同溫度條件下對(duì)體系的不同活性物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，比較精確的控制活性的大小及其釋放過(guò)程，顯著提高焊點(diǎn)的可靠性。另外，本發(fā)明開(kāi)發(fā)一種有機(jī)金屬螯合體系，使材料體系在未使用時(shí)呈現(xiàn)一種化學(xué)穩(wěn)定性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。本發(fā)明還添加一定的有機(jī)鹽和觸變劑體系，使整個(gè)材料體系的潤(rùn)濕性大副增加，并具有良好的印刷性能。
文檔編號(hào)B23K35/362GK102039497SQ20101059745
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者趙文川, 趙文芹, 鄧聰 申請(qǐng)人:東莞市阿比亞能源科技有限公司