一種芯片封裝固晶錫膏及其制備方法和使用工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子焊接材料領(lǐng)域，公開了一種芯片封裝固晶錫膏及其制備方法和使用工藝。所述固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：金屬合金粉末82～88％和助焊膏12～18％；所述金屬合金粉末為Sn96.5Ag3Cu0.5和Sn89.5Sb10Ni0.5中的一種；所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂20～30％、溶劑35～45％、己二酸二辛酯6～10％、乙撐雙硬脂酸酰胺2～4％、癸基十四酸2～6％、松香胺聚氧乙烯醚4～8％、流變助劑1～3％和保濕劑5～10％。本發(fā)明所述的固晶錫膏能有效地確保固晶過程在開放環(huán)境下長(zhǎng)期操作的均勻性，提高抗氧化性，降低空洞率，提高半導(dǎo)體器件的電性能。
【專利說明】
一種芯片封裝固晶錫膏及其制備方法和使用工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電子焊接材料領(lǐng)域，特別是精密半導(dǎo)體封裝的焊接材料領(lǐng)域，具體涉 及一種芯片封裝固晶錫膏及其制備方法和使用工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前精密半導(dǎo)體封裝有集成電路封裝和發(fā)光二極管(LED)封裝，集成電路封裝又 包括焊球陣列封裝(Ball Grid Array，BGA)，芯片級(jí)封裝(Chip Scale Package，CSP)，堆疊 裝配封裝(Package on Package，P0P)等封裝方式。LED封裝包括C0B(Chip on Board)和時(shí) 下熱門的倒裝封裝新方式。以上傳統(tǒng)的芯片封裝材料一般為環(huán)氧樹脂體系的銀膠，通過銀 膠進(jìn)行固晶后再熱處理至芯片牢固地固定在基底上，隨后再用絲焊的方法在硅片和基底之 間直接建立電氣連接。
[0003] 自2013年以來，以LED為代表的半導(dǎo)體封裝行業(yè)開始重視倒裝工藝，倒裝工藝方式 是芯片正面朝下向基板，無需引線鍵合，形成最短電路，降低電阻和熱阻；采用金屬或者金 屬球連接，縮小了封裝尺寸，改善電性表現(xiàn)，解決了 BGA、C0B等為增加引腳數(shù)而需擴(kuò)大體積 的困擾。但是隨著倒裝芯片封裝面積越來越精密化，尺寸越來越小，使用傳統(tǒng)銀膠固晶容易 連膠，導(dǎo)致出現(xiàn)漏電、短路等現(xiàn)象;此外，銀膠熱導(dǎo)率低，焊接熱阻大，不利于芯片散熱;且銀 膠中的環(huán)氧樹脂在高溫和光照條件下容易老化黃變，從而降低封裝可靠性。因而倒裝芯片 封裝需要通過共晶方式進(jìn)行焊接封裝，但是共晶設(shè)備昂貴導(dǎo)致成品封裝成本大大提高，另 外一種有效的封裝就是通過固晶錫膏固晶，然后采用普通的回流焊方式實(shí)現(xiàn)焊接，保證其 良好電導(dǎo)率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)熱效果，大大降低界面熱阻，且大幅度降低封裝成本。
[0004] 另外，目前所采用的固晶錫膏錫粉合金為SnAgCu，錫粉粒徑在5-25微米范圍，錫膏 抗氧化性很差，在點(diǎn)膠過程容易氧化，且所采用的助焊膏溶劑容易揮發(fā)，從而導(dǎo)致固晶錫膏 黏度逐漸變大，影響點(diǎn)膠的均勻性。而在焊接過程，由于溶劑等容易揮發(fā)，焊接之后導(dǎo)致錫 膏熔錫不完全，或者出現(xiàn)大量的錫珠，直接影響芯片焊接強(qiáng)度，造成短路漏電等不良。針對(duì) 以上的問題，現(xiàn)有技術(shù)專注于通過改良固晶錫膏的組分，以提高封裝的有效性和可靠性。中 國專利申請(qǐng)201510391821.7公開了一種用于大功率LED的無鉛固晶錫膏，所述的無鉛固晶 錫膏包括以下材料:錫粉，助焊膏，所述的錫粉為Sn-0.7Cu合金，所述的助焊膏主要由以下 重量百分比材料組成：松香30 %~40 %，溶劑40 %~45 %，緩蝕劑1 %~4%，活性劑3 %~ 8%，觸變劑4%~6%和增稠劑10%~15%。使用該發(fā)明大功率LED的無鉛固晶錫膏具有以 下優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)熱系數(shù)大，空洞率低，電阻值低，焊接層不易脆裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種保濕性和抗氧化性強(qiáng)，能為精密半導(dǎo)體芯片固晶提供 高的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率的芯片封裝固晶錫膏及其制備方法和使用工藝。本發(fā)明所述的固晶錫 膏能有效地確保固晶過程在開放環(huán)境下長(zhǎng)期操作的均勻性，以及焊接過程的抗氧化性，降 低空洞率，提高半導(dǎo)體器件的電性能特別是倒裝LED的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命。
[0006] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案以實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0007] 一種芯片封裝固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成:金屬合金粉末82~88% 和助焊膏12~18%;
[0008] 其中，所述金屬合金粉末為Sn96.5Ag3CuO. 5和Sn89.5SblONiO. 5中的一種；
[0009] 所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成:松香樹脂20~30%、溶劑35~45%、 己二酸二辛酯6~10%、乙撐雙硬脂酸酰胺2~4%、癸基十四酸2~6%、松香胺聚氧乙烯醚4 ~8 %、流變助劑1~3 %和保濕劑5~10 %。
[0010] 優(yōu)選地，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、 己二酸二辛酯10%、乙撐雙硬脂酸酰胺3%、癸基十四酸4%、松香胺聚氧乙烯醚8%，流變助 劑2 %和保濕劑8 %。
[0011] 其中，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:(1~3)的配比組成。
[0012] 所述溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以（0.5~1):(2~4): 1的配比組成。
[0013] 所述流變助劑為蓖麻油衍生物、HV300、TmXATROLJ PLUS中的一種。
[0014] 優(yōu)選地，所述流變助劑為THIXATROUIPLUS。
[0015] 所述保濕劑為十六酸季戊四醇酯、不同聚合度的聚異丁烯、聚合酸、苯基乙烯基硅 樹脂中的一種。
[0016] 優(yōu)選地，所述保濕劑為十六酸季戊四醇酯。
[0017] 為了提高點(diǎn)膠的均勻性，所述金屬合金粉末的形狀為球形，平均球形度大于98%， 所述金屬合金粉末的粒徑為1~15μηι。
[0018] 此外，本發(fā)明還提供了一種固晶錫膏的制備方法，包括以下步驟：
[0019] (1)將溶劑和松香樹脂按比例依次加入反應(yīng)釜進(jìn)行溶解，溶解溫度為90±5°C，攪 拌速度為2000~3000r/min;
[0020] (2)待松香樹脂完全溶解后，按比例依次加入乙撐雙硬脂酸酰胺、流變助劑、松香 胺聚氧乙烯醚和己二酸二辛酯進(jìn)行活化和乳化，溫度為80±5°C，乳化速度為2000~3000r/ min，乳化時(shí)間為60_90min;
[0021] (3)然后降溫到50±3°C，按比例加入癸基十四酸，乳化速度為2000~3000r/min， 乳化時(shí)間為20~30min，然后冷卻；
[0022] (4)冷卻至常溫后進(jìn)行研磨，研磨細(xì)度為1~3μπι，然后放入0-10°C環(huán)境下冷藏24h 以上，確?；謴?fù)觸變性；
[0023] (5)冷藏處理后，常溫環(huán)境回溫，制成物料A，待用；
[0024] (6)將步驟(5)制得的物料A和保濕劑按比例加入混煉釜中攪拌，攪拌速度為20~ 30r/min，攪拌時(shí)間為lOmin，混合均勾后即得助焊膏；
[0025] (7)按所選比例將金屬合金粉末和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌，攪拌速度為100~ 200r/min，攪拌時(shí)間為40~60min，然后抽真空至0.08Mpa，真空時(shí)間為20~30min，抽真空同 時(shí)繼續(xù)攪拌，即得均勻的膏體；
[0026] (8)將步驟(7)中得到的膏體在三輥扎機(jī)中進(jìn)行研磨，控制研磨機(jī)滾軸間距和溫 度，研磨至膏體的黏度為30~50pa.s，制得固晶錫膏，進(jìn)行分裝，在0~10°C環(huán)境下密封保 存。
[0027]由于本發(fā)明固晶錫膏所采用的金屬合金粉末粒徑非常小，為1~15μπι，比表面積遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大與常規(guī)錫膏，抗氧化性較弱，高溫下長(zhǎng)時(shí)間活化，容易氧化而產(chǎn)生空洞和錫珠?？斩从?響焊接強(qiáng)度、增大熱阻，而錫珠則產(chǎn)生漏電，影響電性能，對(duì)于LED芯片封裝還會(huì)降低出光 率。反之，一旦溫度太低，焊接速度太快的話，會(huì)產(chǎn)生虛焊，同樣影響焊接強(qiáng)度，增大熱阻，降 低LED出光率。因此，本發(fā)明通過優(yōu)化固晶錫膏的使用工藝，以避免出現(xiàn)以上問題，所述固晶 錫膏的使用工藝，包括以下步驟：
[0028] (1)固晶機(jī)蘸膠固晶：取2~5g解凍好的固晶錫膏加到固晶機(jī)膠盤里，旋轉(zhuǎn)膠盤，使 固晶錫膏刮平整，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠針頭，使針頭下壓到膠盤時(shí)，能粘到足夠的固晶錫膏量，同時(shí)點(diǎn) 到支架焊盤時(shí)，焊盤上能粘著均勻的固晶錫膏，根據(jù)芯片面積大小，每顆芯片固晶錫膏的使 用量為0.15~2mg，點(diǎn)膠頻率為> 280ms;點(diǎn)好膠量后，通過固晶臂固晶并將芯片輕壓平整， 得半成品；
[0029] (2)回流爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接:將經(jīng)固晶機(jī)蘸膠固晶后的半成品于30min內(nèi)進(jìn)行回流 爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接，步驟為：打開回流爐，打開Sn96.5Ag3CuO. 5或Sn89.5SblONiO. 5固晶錫 膏的回流曲線，設(shè)置含Sn96 . 5Ag3CuO . 5的固晶錫膏回流峰值溫度為250 °C，含 Sn89.5Sbl0Ni0.5的固晶錫膏回流峰值溫度為285°C，鏈速為90~110cm/min;待爐溫升至峰 值并穩(wěn)定后，打開氮?dú)忾y門充入氮?dú)猓?~5min后，將固晶半成品過爐，即得。
[0030] 本發(fā)明以馬來海松酸單乙酯和全氫化松香混合物作為成膜劑，不僅具有優(yōu)良的熱 穩(wěn)定性和抗氧化性，還具有良好的流動(dòng)性和導(dǎo)熱性，有利于促進(jìn)焊接過程的熱量傳遞，避免 造成焊接不良，還有利于助焊膏的擴(kuò)展，且焊后殘留物較少。
[0031] 為了保持在整個(gè)焊接過程所述助焊膏的均一化以及黏度，本發(fā)明以異丙醇、卡必 醇和二乙二醇丁醚混合物作為溶劑，不僅對(duì)助焊膏各組分具有良好的溶解性，還可形成較 寬的沸點(diǎn)范圍以適應(yīng)整個(gè)焊接過程的溫度變化，并且具有適宜的黏度，滿足助焊膏的黏性 要求。
[0032] 本發(fā)明采用己二酸二辛酯作為活性劑，所述的活性劑與松香樹脂具有較佳的相容 性，并且在常溫條件下活性很低，腐蝕性低;在焊接高溫下可分解為具有活化作用的己二酸 以及容易揮發(fā)除去的2_乙基己醇。所述的己二酸的活性大，能有效地除去焊料和母材表面 的氧化物，降低金屬表面張力，增加助焊膏與焊料和母材的潤(rùn)濕性。
[0033]此外，為了防止在固晶和焊接過程中出現(xiàn)拖尾、粘連等現(xiàn)象，本發(fā)明以乙撐雙硬脂 酸酰胺作為觸變劑，通過調(diào)節(jié)錫膏的黏度以及觸變性，使芯片封裝順利。
[0034] 本發(fā)明以癸基十四酸作為表面活性劑，可降低金屬合金粉末的表面張力、提高焊 接過程的滲透性和潤(rùn)濕性。
[0035] 本發(fā)明以松香胺聚氧乙烯醚作為緩蝕劑，與松香樹脂具有良好的相容性，有利于 減輕活化劑對(duì)母材的腐蝕性，且具有潤(rùn)滑作用。
[0036] 此外，本發(fā)明通過添加流變助劑以增強(qiáng)錫膏韌性，以及增加錫膏點(diǎn)膠和印刷過程 的柔軟滑爽度，防止錫膏變粗，保持錫膏均勻性。
[0037] 本發(fā)明所述的活性保濕劑通過包覆超細(xì)微粉，防止微粉在開放的操作環(huán)境以及無 氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接過程中被氧化，同時(shí)防止操作過程溶劑揮發(fā)而導(dǎo)致黏度變大，影響操作均勻 性。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0039] (1)本發(fā)明通過往助焊膏中添加特定的活性保濕劑，所述的保濕劑不僅滲透性和 潤(rùn)濕性強(qiáng)，更好地包覆金屬合金粉末，使在室溫開放操作環(huán)境中金屬合金粉末具有更優(yōu)的 抗氧化性，還可阻止膏體中有機(jī)溶劑的揮發(fā)，使膏體長(zhǎng)時(shí)間操作黏度更穩(wěn)定，從而確保點(diǎn)膠 均勻性和一致性;此外，在回流過程高溫環(huán)境中，所述的保濕劑不會(huì)揮發(fā)，始終包覆金屬合 金粉末，錫膏不易氧化，降低焊接空洞率，提高焊接強(qiáng)度。
[0040] (2)本發(fā)明制得的固晶錫膏具有良好的擴(kuò)展率以及較高的水卒取阻抗和最大潤(rùn)濕 力，表面絕緣性較佳，且錫珠形成現(xiàn)象和坍塌現(xiàn)象明顯減少;使用本發(fā)明固晶錫膏對(duì)倒裝 LED芯片封裝效果較佳，不僅具有適宜的觸變性和較高的熱導(dǎo)率以及焊接強(qiáng)度，而且延長(zhǎng)穩(wěn) 定固晶操作時(shí)間、增加點(diǎn)膠一致性，點(diǎn)膠均勻，此外還明顯降低焊接空洞率以及漏電/短路 不良率，提尚焊機(jī)的可靠性。
[0041] (3)本發(fā)明使用粒徑更小，更均勻的球形金屬合金粉末作為焊料，在固晶操作過 程，固晶錫膏點(diǎn)膠觸變性好，點(diǎn)與點(diǎn)之間更均勻，微小芯片固晶更平整，固晶高度一致，利于 后續(xù)硅膠或者環(huán)氧塑封膠的封裝。
[0042] (4)與目前通用的助焊膏制備方法比較，本發(fā)明采用低溫高速乳化方式制備助焊 膏，能有效避免助焊膏中各組分的活性和觸變性被高溫破壞或者活化而消耗活性，以確保 助焊膏活性和觸變性。
[0043] (5)本發(fā)明固晶錫膏的使用工藝是通過固晶機(jī)蘸膠固晶后，采用回流爐通氮?dú)獗?護(hù)焊接方式，并通過優(yōu)化回流爐參數(shù)，采取比一般回流焊接溫度較低，焊接速度較快，回流 時(shí)間較短的方式進(jìn)行焊接，焊接的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的普通回流爐焊接方式以及加熱臺(tái)焊接方 式的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明不受以下實(shí)施例的 記載限定。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例1的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0047] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0048]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8 %、乙撐雙硬脂酸酰胺3 %、癸基十四酸4 %、松香胺聚氧乙烯醚8 %， THiXATROLisPLUS 2%和十六酸季戊四醇酯10% ;
[0049] 具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0050] 制備方法：
[0051] (1)將溶劑和松香樹脂按比例依次加入反應(yīng)釜進(jìn)行溶解，溶解溫度為90°C，攪拌速 度為 2500r/min;
[0052] (2)待松香樹脂完全溶解后，按比例依次加入乙撐雙硬脂酸酰胺、THIXATRQL# PLUS、松香胺聚氧乙烯醚和己二酸二辛酯進(jìn)行活化和乳化，溫度為80 °C，乳化速度為2500r/ min，乳化時(shí)間為90min;
[0053] (3)然后降溫到50°C，按比例加入癸基十四酸，乳化速度為2500r/min，乳化時(shí)間為 25min，然后冷卻；
[0054] (4)冷卻至常溫后進(jìn)行研磨，研磨細(xì)度為2μπι，然后放入4 °C環(huán)境下冷藏24h以上，確 ?；謴?fù)觸變性；
[0055] (5)冷藏處理后，常溫環(huán)境回溫，制成物料A，待用；
[0056] (6)將步驟(5)制得的物料A和十六酸季戊四醇酯按比例加入混煉釜中攪拌，攪拌 速度為25r/min，攪拌時(shí)間為lOmin，混合均勾后即得助焊膏；
[0057] (7)按所選比例將Sn96.5Ag3Cu0.5金屬合金粉末和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌，攪 拌速度為150r/min，攪拌時(shí)間為50min，然后抽真空至0.08Mpa，真空時(shí)間為20min，抽真空同 時(shí)繼續(xù)攪拌，即得均勻的膏體；
[0058] (8)將步驟（7)中得到的膏體在三輥扎機(jī)中進(jìn)行研磨，控制研磨機(jī)滾軸間距和溫 度，研磨至膏體的黏度為40pa. s，制得固晶錫膏，進(jìn)行分裝，在4°C環(huán)境下密封保存；
[0059] 使用工藝：
[0060] (1)固晶機(jī)蘸膠固晶：取3g解凍好的固晶錫膏加到固晶機(jī)膠盤里，旋轉(zhuǎn)膠盤，使固 晶錫膏刮平整，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠針頭，使針頭下壓到膠盤時(shí)，能粘到足夠的固晶錫膏量，同時(shí)點(diǎn)到 支架焊盤時(shí)，焊盤上能粘著均勻的固晶錫膏，根據(jù)芯片面積大小，每顆芯片固晶錫膏的使用 量為〇.15mg，點(diǎn)膠頻率為300ms;點(diǎn)好膠量后，通過固晶臂固晶并將芯片輕壓平整，得半成 品；
[0061] (2)回流爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接:將經(jīng)固晶機(jī)蘸膠固晶后的半成品于30min內(nèi)進(jìn)行回流 爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接，步驟為:打開回流爐，打開Sn96.5Ag3Cu0.5固晶錫膏的回流曲線，設(shè)置 回流峰值溫度為250°C，鏈速為90cm/min;待爐溫升至峰值并穩(wěn)定后，打開氮?dú)忾y門充入氮 氣，4min后，將固晶半成品過爐，即得。
[0062] 實(shí)施例2
[0063] 本發(fā)明實(shí)施例2的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0064] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0065] 其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂20%、溶劑45%、己 二酸二辛酯10 %、乙撐雙硬脂酸酰胺4%、癸基十四酸2%、松香胺聚氧乙烯醚8%、 THIXATROU'PLUS 3%和十六酸季戊四醇酯8% ;
[0066]具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0067]制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫霄的黏度為40pa. s。
[0068] 實(shí)施例3
[0069] 本發(fā)明實(shí)施例3的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0070] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0071]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂30%、溶劑40%、己 二酸二辛酯6 %、乙撐雙硬脂酸酰胺4 %、癸基十四酸6 %、松香胺聚氧乙烯醚6%、 THIXATROIWDPLUS 3%和十六酸季戊四醇酯5% ;
[0072]具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0073]制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫霄的黏度為40pa. s。
[0074] 實(shí)施例4
[0075] 本發(fā)明實(shí)施例4的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0076] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0077]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8%、乙撐雙硬脂酸酰胺3%、癸基十四酸4%、松香胺聚氧乙烯醚8%，HV3002% 和十六酸季戊四醇酯10% ;
[0078]具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0079]制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫膏的黏度為40pa. s，本實(shí)施例與實(shí) 施例1的區(qū)別在于，使用HV300作為流變助劑。
[0080] 實(shí)施例5
[0081] 本發(fā)明實(shí)施例5的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0082] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0083]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8 %、乙撐雙硬脂酸酰胺3 %、癸基十四酸4 %、松香胺聚氧乙烯醚8 %， TH iX Λ TROL?PLUS 2 %和苯基乙烯基硅樹脂10 % ;
[0084]具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0085]制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫膏的黏度為40pa. s，本實(shí)施例與實(shí) 施例1的區(qū)別在于，使用苯基乙烯基硅樹脂作為保濕劑。
[0086] 實(shí)施例6
[0087] 本發(fā)明實(shí)施例6的芯片固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0088] 51196.5厶83〇1〇.588%和助焊膏12%;
[0089]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8 %、乙撐雙硬脂酸酰胺3 %、癸基十四酸4 %、松香胺聚氧乙烯醚8 %， TFUXATROLjPLUS 2%和十六酸季戊四醇酯10% ;
[0090] 具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:1的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:4:1的配比組成；
[0091] 制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫膏的黏度為50pa.s，本實(shí)施例與實(shí) 施例1的區(qū)別在于，松香樹脂混合物和溶劑的比例不同。
[0092] 實(shí)施例7
[0093] 本發(fā)明實(shí)施例7的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0094] 51189.551310附0.582%和助焊膏18%;
[0095]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8 %、乙撐雙硬脂酸酰胺3 %、癸基十四酸4 %、松香胺聚氧乙烯醚8 %， THIXATROlJiPLUS 2%和十六酸季戊四醇酯10% ;
[0096]具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0097]制備方法參考實(shí)施例1，所得固晶錫膏的黏度為45pa. s，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū) 別在于，使用Sn89.5SblONiO. 5作為金屬合金粉末；
[0098] 使用工藝：
[0099] (1)固晶機(jī)蘸膠固晶：取2g解凍好的固晶錫膏加到固晶機(jī)膠盤里，旋轉(zhuǎn)膠盤，使固 晶錫膏刮平整，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠針頭，使針頭下壓到膠盤時(shí)，能粘到足夠的固晶錫膏量，同時(shí)點(diǎn)到 支架焊盤時(shí)，焊盤上能粘著均勻的固晶錫膏，根據(jù)芯片面積大小，每顆芯片固晶錫膏的使用 量為〇.15mg，點(diǎn)膠頻率為300ms;點(diǎn)好膠量后，通過固晶臂固晶并將芯片輕壓平整，得半成 品；
[0100] (2)回流爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接:將經(jīng)固晶機(jī)蘸膠固晶后的半成品于30min內(nèi)進(jìn)行回流 爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接，步驟為:打開回流爐，打開Sn89.5SblONiO. 5固晶錫膏的回流曲線，設(shè)置 回流峰值溫度為285 °C，鏈速為90cm/min;待爐溫升至峰值并穩(wěn)定后，打開氮?dú)忾y門充入氮 氣，4min后，將固晶半成品過爐，即得。
[0101] 對(duì)比例1
[0102] 本發(fā)明對(duì)比例1的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0103] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0104]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂30%、溶劑45%、己 二酸二辛酯8%、乙撐雙硬脂酸酰胺3%、癸基十四酸4%、松香胺聚氧乙烯醚8 %和 THlX/VT'ROi.,i<PLUS 2% ；
[0105] 具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0106] 制備方法和使用工藝參考實(shí)施例1，所得固晶錫膏的黏度為40pa.s，本對(duì)比例1與 實(shí)施例1的區(qū)別在于缺乏保濕劑十六酸季戊四醇酯。
[0107] 對(duì)比例2
[0108] 本發(fā)明對(duì)比例2的固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：
[0109] 51196.5厶83〇1〇.582%和助焊膏18%;
[0110]其中，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成：松香樹脂25%、溶劑40%、己 二酸二辛酯8 %、乙撐雙硬脂酸酰胺3 %、癸基十四酸4 %、松香胺聚氧乙烯醚8 %， ??丨X/\TROL』PLUS 2%和十六酸季戊四醇酯10% ;
[0111] 具體地，所述松香樹脂由馬來海松酸單乙酯和全氫化松香以1:2的配比組成;所述 溶劑由異丙醇、卡必醇和二乙二醇丁醚以1:3:1的配比組成；
[0112] 對(duì)比例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于，使用普通加熱合成方式合成固晶錫膏，具體步驟 為：
[0113] (1)按比例將溶劑和松香樹脂加入反應(yīng)容器，加熱并同時(shí)攪拌，使反應(yīng)容器內(nèi)部物 料均勻升溫到140°C，攪拌速度為45r/min;
[0114] (2)使反應(yīng)容器的溫度保持在145°C，在攪拌的情況下，依次加入乙撐雙硬脂酸酰 胺、THIXATROUiPLUS、松香胺聚氧乙烯醚、己二酸二辛酯、癸基十四酸和十六酸季戊四醇 酯；攪拌至反應(yīng)容器中的物料呈透明狀后，停止加熱，并密封反應(yīng)容器，讓反應(yīng)容器及其中 的物料冷卻;反應(yīng)容器內(nèi)的物料冷卻至20°C后，得到助焊膏；
[0115] (3)將步驟(2)得到的助焊膏與Sn96.5Ag3CuO. 5金屬合金粉末混合，攪拌至混合均 勻后，得到黏度為40pa. s的固晶錫膏；
[0116] 使用工藝參考實(shí)施例1。
[0117] 試驗(yàn)例一、本發(fā)明固晶錫膏的性能測(cè)試
[0118] 根據(jù)GB/T9491-2002、IEC62321:008、IPC-TM-650標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明固晶錫膏進(jìn)行測(cè) 試，測(cè)試項(xiàng)目及其參數(shù)見下表：
[0119]
[0120]本發(fā)明以Sn96.5Ag3Cu0.5為金屬合金粉末考察了具有相同黏度的固晶錫膏的性 能差異。由實(shí)施例1-3可知，以Sn96.5Ag3CuO. 5為金屬合金粉末和不同配置比例的助焊膏制 成的固晶錫膏以實(shí)施例1的性能較佳，具有優(yōu)良的擴(kuò)展率和表面絕緣，較高的水卒取阻抗和 最大潤(rùn)濕力。實(shí)施例4使用HV300而非TH]XATRO!_.i<PLUS作為流變助劑，所得錫膏的水卒取阻 抗稍降低;實(shí)施例5使用苯基乙烯基硅樹脂而非十六酸季戊四醇酯作為保濕劑，所得錫膏的 擴(kuò)展率、水卒取阻抗和最大潤(rùn)濕力稍降低。對(duì)比例1缺乏保濕劑十六酸季戊四醇酯，所得錫 膏的擴(kuò)展率、水卒取阻抗和最大潤(rùn)濕力均降低，表明保濕劑對(duì)固晶錫膏性能的改良發(fā)揮著 重要的作用。對(duì)比例2使用普通加熱合成方式而非本發(fā)明所述的低溫高速乳化方式合成固 晶錫膏，所得錫膏的擴(kuò)展率、水卒取阻抗、表面絕緣和最大潤(rùn)濕力降低最為顯著，表明使用 低溫高速乳化方式可確保助焊膏活性和觸變性。
[0121]試驗(yàn)例二、本發(fā)明固晶錫膏焊接效果比較
[0122] 分別使用實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-2制得的固晶錫膏對(duì)倒裝LED芯片封裝效果進(jìn)行比 較，結(jié)果見下表：
[0123]
[0124]
[0125] 本發(fā)明以Sn96.5Ag3CuO. 5為金屬合金粉末考察了使用具有相同黏度的固晶錫膏 對(duì)倒裝LED芯片封裝效果差異，由上表可知，使用本發(fā)明實(shí)施例1制得的固晶錫膏進(jìn)行倒裝 LED芯片封裝的效果最佳，其觸變性適宜，穩(wěn)定固晶操作時(shí)間最長(zhǎng)，且點(diǎn)膠均勻，焊接空洞率 和漏電/短路不良率最低，此外，具有較高的焊接強(qiáng)度以及熱導(dǎo)率。研究表明，隨著保濕劑添 加量逐漸降低，固晶錫膏的焊接效果逐漸變差，以實(shí)施例3為例，其含有5 %的保濕劑，點(diǎn)膠 不一致，偶爾出現(xiàn)大小點(diǎn)，穩(wěn)定固晶操作時(shí)間縮短，焊接空洞率和漏電/短路不良率增加，焊 接強(qiáng)度降低。實(shí)施例5使用苯基乙烯基硅樹脂而非十六酸季戊四醇酯作為保濕劑，其焊接效 果降低，點(diǎn)膠不一致，偶爾出現(xiàn)大小點(diǎn)，穩(wěn)定固晶操作時(shí)間稍縮短，焊接空洞率和漏電/短路 不良率稍增加，焊接強(qiáng)度稍降低。使用對(duì)比例1、2制得的固晶錫膏進(jìn)行焊接，效果顯著下降， 尤其以對(duì)比例2的效果最差，表明使用低溫高速乳化方式制備助焊膏，可確保助焊膏活性和 觸變性，進(jìn)而保證焊接效果，提高焊接的可靠性，而保濕劑對(duì)焊接效果發(fā)揮重要的作用。
[0126] 試驗(yàn)例三、不同焊接方式的效果比較
[0130]目前，使用固晶錫膏固晶主要有4種方式：固晶機(jī)蘸膠、點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)膠、印刷機(jī)印刷和 噴涂機(jī)噴涂。綜合固晶效率和效果，以固晶機(jī)蘸膠固晶方式為優(yōu)。焊接方式有普通回流爐焊
[0127] 以實(shí)施例1制得的固晶錫膏，采用不同的焊接方式對(duì)倒裝LED芯片封裝效果進(jìn)行比 較，其中，固晶錫膏縮短時(shí)間氮?dú)獗Ｗo(hù)回流的焊接方式為本發(fā)明固晶錫膏的使用工藝，結(jié)果 見下表：
[0128]
[0129] 接、回流爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接、加熱臺(tái)焊接。本發(fā)明通過固晶機(jī)蘸膠固晶后，采用回流爐通氮 氣保護(hù)焊接方式，并通過優(yōu)化回流爐參數(shù)，采取比一般回流焊接溫度較低，焊接速度較快 的，回流時(shí)間較短的方式進(jìn)行焊接，結(jié)果表明以固晶錫膏縮短時(shí)間氮?dú)獗Ｗo(hù)回流方式進(jìn)行 焊接的效果最佳，優(yōu)于以固晶錫膏普通回流爐焊接和固晶錫膏加熱臺(tái)焊接的效果。
[0131]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì) 本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種芯片封裝固晶錫膏，其特征在于，所述固晶錫膏由以下重量百分比計(jì)的組分組 成:金屬合金粉末82~88%和助焊膏12~18% ; 所述金屬合金粉末為Sn96.5Ag3CuO. 5和Sn89.5SblONiO. 5中的一種； 所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組分組成:松香樹脂20~30%、溶劑35~45%、己二 酸二辛酯6~10%、乙撐雙硬脂酸酰胺2~4%、癸基十四酸2~6%、松香胺聚氧乙烯醚4~ 8 %、流變助劑1~3 %和保濕劑5~10 %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固晶錫膏，其特征在于，所述助焊膏由以下重量百分比計(jì)的組 分組成:松香樹脂25%、溶劑40%、己二酸二辛酯10%、乙撐雙硬脂酸酰胺3%、癸基十四酸 4%、松香胺聚氧乙烯醚8%，流變助劑2%和保濕劑8%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的固晶錫膏，其特征在于，所述松香樹脂由馬來海松酸 單乙酯和全氫化松香以1:(1~3)的配比組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的固晶錫膏，其特征在于，所述溶劑由異丙醇、卡必醇和 二乙二醇丁醚以（0.5~1):(2~4): 1的配比組成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的固晶錫膏，其特征在于，所述流變助劑為蓖麻油衍生 物、HV300、1H 丨 X..ATROL《PLUS 中的一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的固晶錫膏，其特征在于，所述保濕劑為十六酸季戊四 醇酯、不同聚合度的聚異丁烯、聚合酸、苯基乙烯基硅樹脂中的一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固晶錫膏，其特征在于，所述金屬合金粉末的形狀為球形，平 均球形度大于98 %，所述無鉛金屬合金粉末的粒徑為1~15μηι。8. -種制備如權(quán)利要求1-7任一所述的固晶錫膏的方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 將溶劑和松香樹脂按比例依次加入反應(yīng)釜進(jìn)行溶解，溶解溫度為90 ± 5°C，攪拌速 度為 2000 ~3000r/min; (2) 待松香樹脂完全溶解后，按比例依次加入乙撐雙硬脂酸酰胺、流變助劑、松香胺聚 氧乙烯醚和己二酸二辛酯進(jìn)行活化和乳化，溫度為80 ±5 °C，乳化速度為2000~3000r/min， 乳化時(shí)間為60-90min; (3) 然后降溫到50±3°C，按比例加入癸基十四酸，乳化速度為2000~3000r/min，乳化 時(shí)間為20~30min，然后冷卻； (4) 冷卻至常溫后進(jìn)行研磨，研磨細(xì)度為1~3μπι，然后放入0-10°C環(huán)境下冷藏24h以上， 確保恢復(fù)觸變性； (5) 冷藏處理后，常溫環(huán)境回溫，制成物料A，待用； (6) 將步驟（5)制得的物料A和保濕劑按比例加入混煉釜中攪拌，攪拌速度為20~30r/ min，攪拌時(shí)間為lOmin，混合均勾后即得助焊膏； (7) 按比例將金屬合金粉末和助焊膏置于分散機(jī)內(nèi)攪拌，攪拌速度為100~200r/min， 攪拌時(shí)間為40~60min，然后抽真空至0.08Mpa，真空時(shí)間為20~30min，抽真空同時(shí)繼續(xù)攪 拌，即得均勻的膏體； (8) 將步驟(7)中得到的膏體在三輥扎機(jī)中進(jìn)行研磨，控制研磨機(jī)滾軸間距和溫度，研 磨至膏體的黏度為30~50pa. s，制得固晶錫膏，進(jìn)行分裝，在0~10°C環(huán)境下密封保存。9. 一種如權(quán)利要求1-8任一所述的固晶錫膏的使用工藝，其特征在于包括以下步驟： (1)固晶機(jī)蘸膠固晶：取2~5g解凍好的固晶錫膏加到固晶機(jī)膠盤里，旋轉(zhuǎn)膠盤，使固晶 錫膏刮平整，調(diào)節(jié)點(diǎn)膠針頭，使針頭下壓到膠盤時(shí)，能粘到足夠的固晶錫膏量，同時(shí)點(diǎn)到支 架焊盤時(shí)，焊盤上能粘著均勻的固晶錫膏，根據(jù)芯片面積大小，每顆芯片固晶錫膏的使用量 為0.15~2mg，點(diǎn)膠頻率為>280ms;點(diǎn)好膠量后，通過固晶臂固晶并將芯片輕壓平整，得半 成品； (2)回流爐通氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接:將經(jīng)固晶機(jī)蘸膠固晶后的半成品于30min內(nèi)進(jìn)行回流爐通 氮?dú)獗Ｗo(hù)焊接，步驟為:打開回流爐，打開Sn96.5Ag3CuO. 5或Sn89.5SblONiO. 5固晶錫膏的 回流曲線，設(shè)置含Sn96.5Ag3CuO. 5的固晶錫膏回流峰值溫度為250°C，含Sn89.5SblONiO. 5 的固晶錫膏回流峰值溫度為285°C，鏈速為90~llOcm/min;待爐溫升至峰值并穩(wěn)定后，打開 氮?dú)忾y門充入氮?dú)猓?~5min后，將固晶半成品過爐，即得。
【文檔編號(hào)】B23K101/40GK105855748SQ201610268399
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】資春芳, 洪婕, 王本智, 錢雪行
【申請(qǐng)人】深圳市晨日科技股份有限公司