散熱器焊接用針筒注射式無鉛焊膏的製作方法

2023-06-04 01:04:51

專利名稱：：散熱器焊接用針筒注射式無鉛焊膏的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種電子產品焊接用無鉛焊膏，特別適用於散熱器上焊膏的針筒注射式滴塗。
背景技術：
：散熱已經成為制約晶片性能高速發展的一大絆腳石，是整個信息產業甚至全球經濟性命攸關的大問題。可靠的散熱器焊接是晶片散熱效果良好的保證。隨著人們對環境保護和自身健康的重視，焊膏無鉛化勢在必行。由於晶片散熱用散熱器抗熱衝擊性能較差，焊接時需要選擇焊接溫度較低的焊膏。現有的無鉛焊膏有錫-銀、錫-銅等系列，其焊接溫度大多在20(TC以上，無法滿足散熱器的使用要求。此外，普遍採用的焊膏印刷方法無法進行有效的散熱器焊接，嚴重阻礙了散熱技術在晶片散熱上的應用。專利CN1895836A公開了一種由錫-鉍合金粉和焊劑組成的低溫無鉛焊膏，該焊膏通過樹脂、溶劑、表面活性劑、觸變劑混合均勻，加熱至完全溶解後靜置至室溫，在15'C的環境下冷藏72小時後與錫一鉍釺料一起在真空分散機內攪拌均勻，密封分裝製成。該焊膏焊接溫度較低，適用於抗熱衝擊性能較差的元器件。但該焊膏所用塗布方式為傳統的模板印刷，不適用於散熱器上焊膏的針筒注射式塗布。
發明內容本發明的目的是提供一種針筒注射式無鉛焊膏，滿足散熱器焊接的需要。為實現本發明目的，採用如下技術方案本發明的針筒注射式無鉛焊膏由以下組分組成8790%釺料、1013%釺劑(質量百分比，沒有特別說明時文中百分比均為質量百分比)。上述針筒注射式無鉛焊膏中，釺料的組分為39.543.98%錫、5660鉍、0.020.5%鑭鈰混合稀土。錫鉍系合金熔點低，可獲得139232'C熔化溫度範圍的焊料合金，特別適合於低溫釺焊，並且錫鉛焊料的潛在替代品之一。但由於超過140'C以後鉍異常粗，性能變脆，使得錫鉍合金的力學性能惡化；此外合金的潤溼性受雜質影響很大，使焊料的服役可靠性變差。本發明在錫鉍合金中添加鑭鈰混合稀土，可細化晶粒，改善焊料組織，由於鑭鈰混合稀土元素可促進合金在凝固過程中的行核，對合金組織起到變質均勻化處理效果，從而改善合金的力學性能。同時，鑭鈰混合稀土的加入，有利於減少焊料、被焊件與氧氣的接觸，使得被焊件與液態焊料之間的表面張力降低，因此能夠使潤溼更易發生，顯著改善焊料的潤溼性，從而提高焊料的服役可靠性。如果稀土含量小於0.001%，其作用不明顯；若稀土含量高於1%，則使焊料熔點升高，性能變差。本發明中的鑭鈰混合稀土含量優選為0.020.5%，在鑭鈰混合稀土中鑭佔3040%,鈰佔4050%，鐠佔8%，釹佔5%，餘量為其他稀土，稀土元素佔總質量的98%以上；鉍含量優選為5660%;錫含量優選為39.543.98%。為了確保焊膏粘度適中、觸變性能好，益於針筒注射，釺料不宜過細，且應滿足粒度分布範圍窄、表面光滑。釺料直徑優選為4575拜。上述針筒注射式無鉛焊膏中，釺劑的組分為4045%樹脂、1015%活性劑、2.13.1%觸變劑、0.81.2%特殊添加劑、餘量為溶劑。樹脂可選擇氫化松香甘油脂、醇酸樹脂、松香多元醇酯、松香改性酚醛樹脂、松香順軒多元醇酯、聚合松香甘油脂中的一種或多種的組合。樹脂中組分的含量沒有特別限制，優選為50~65%氫化松香甘油脂分別與3550%松香多元醇酯、松香改性酚醛樹脂、醇酸樹脂的組合。樹脂在釺劑中的含量優選為4045%。活性劑採用綠色表面活性劑，可選擇甲酯乙氧基化物、脂肪酸甲酯磺酸鹽、垸基多苷、單乙醇醯胺琥珀酸酯中的一種或多種的組合。活性劑中組分的含量沒有特別限制，優選為5070%垸基多苷分別與3050%甲酯乙氧基化物、脂肪酸甲酯磺酸鹽或單乙醇醯胺琥珀酸酯的組合。活性劑在釺劑中的含量優選為1015%。觸變劑可選擇氫化蓖麻油、乙二撐雙硬脂酸醯胺、醯胺改性氫化蓖麻油、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、有機膨潤土中的一種或多種的組合。觸變劑組分優選為4050%醯胺改性氫化蓖麻油分別與5060%乙二撐雙硬脂酸醯胺、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、氫化蓖麻油的組合。觸變劑在釺劑中的含量優選為2.13.1%。該優選的觸變劑可使製成的焊膏獲得合適的粘度與沉積特性，並起到防止焊膏注射過程中堵塞的作用，且能有效避免焊膏在注射過程中由於注射嘴在焊盤表面分離不利索而把部分粘在咀上的焊膏帶到焊盤上。特殊添加劑在釺劑中的含量優選為0.81.2%，包括脫模劑、抗氧劑和抗蝕劑。脫模劑選擇乳化矽油、二甲基矽油、二乙基矽油中的一種或多種的組合。脫模劑中組分的含量沒有特別限制。脫模劑在特殊添加劑中的含量優選為3040%。抗氧劑選擇烷基化單酚、烷基化多酚、硫代雙酚中的一種或多種的組合。抗氧劑中組分的含量沒有特別限制。抗氧劑在特殊添加劑中的含量優選為2535%。抗蝕劑選擇聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二胺、聚苯並咪唑中的一種或多種的組合。抗蝕劑中組分的含量沒有特別限制。抗蝕劑在特殊添加劑中的含量優選為2545%。溶劑可選擇1，3-丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、醋酸丁酯、甲乙酮、環己酮、二乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、聚乙二醇二甲醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、己二酸二甲酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯中的一種或多種的組合。溶劑中組分的含量沒有特別限制。釺劑中除樹脂、活性劑、觸變劑、特殊添加劑以外，餘量為溶劑。本發明散熱器焊接用針筒注射式無鉛焊膏的製備方法為首先按釺劑組分比例將各組分混合均勻，加熱溶解後靜置至室溫，在510'C環境下冷藏48小時後製得所需釺劑；然後按釺料成分比例用常規方法製備所需的無鉛釺料；其次按所選比例將釺劑和釺料放於真空分散機內攪拌均勻；最後採用油壓機將調製好的焊膏裝入針筒，獲得針筒注射式無鉛焊膏，然後在51(TC條件下冷藏。本發明的針筒注射式無鉛焊膏，焊接溫度在14517(TC，粘度相對較低、在壓力作用下流變性較好，焊膏塗布後有較好的抗坍塌性能，尤其適用於散熱器焊接，解決了散熱器焊接的無鉛化難題，並且採用針筒注射滴塗方式進行焊膏塗布不僅解決了使焊膏在散熱器上進行有效塗布，並且益於精確控制，不會造成焊膏的浪費。具體實施方式表l為各實施例中的釺劑組成。實施例l:將87%球狀無鉛釺料粉末與13%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為42.3%錫、57.5%鉍和0.2%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例1,將其混合均勻，加熱溶解後靜置至室溫，在51(TC環境下冷藏48小時後製得所需釺劑，然後再與釺料混合。釆用油壓機將調製好的焊膏裝入針筒，製備出針筒注射式無鉛焊膏，然後在510'C條件下冷藏備用。實施例2:與實施例l相比，釺料的組成為42.48%錫、58%鉍和0.02%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例2。實施例3:與實施例1相比，將88%球狀無鉛釺料粉末與12%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為42.2%錫、57.5%鉍和0.3%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例3。實施例4:與實施例l相比，將88%球狀無鉛釺料粉末與12%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為41.96%錫、58%鉍和0.04%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例4。實施例5:與實施例1相比，將89%球狀無鉛釺料粉末與11%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為42.15%錫、57.5%鉍和0.35%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例5。實施例6:與實施例l相比，將89%球狀無鉛釺料粉末與11%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為41.95%錫、58%鉍和0.05%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例6。實施例7:與實施例l相比，將90%球狀無鉛釺料粉末與10%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為42.1%錫、57.5%鉍和0.4%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表1中實施例7。實施例8:與實施例l相比，將90%球狀無鉛釺料粉末與10%釺劑攪拌均勻，其中釺料的組成為41.94%錫、58%鉍和0.06%鑭鈰混合稀土；釺劑的組成見表i中實施例8。表l各實施例中的釺劑組成質量百分數(wt.%)tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1.一種用於散熱器焊接的針筒注射式無鉛焊膏，按質量百分數由以下組分組成87～90％釺料、10～13％釺劑。2.根據權利要求1所述的針筒注射式無鉛焊膏，其特徵在於所述釺料按質量百分比由39.543.98%錫、5660%鉍和0.020.5%鑭鈰混合稀土組成。3.根據權利要求1所述的針筒注射式無鉛焊膏，其特徵在於所述釺劑按質量百分比由4045%樹脂、1015%活性劑、2.13.1%觸變劑、0.81.2%特殊添加劑、餘量為溶劑組成。4.根據權利要求3所述的針筒注射式無鉛焊膏，其特徵在於所述樹脂為5065%氫化松香甘油脂分別與3550%松香多元醇酯、松香改性酚醛樹脂、醇酸樹脂的組合；所述活性劑為5070%垸基多苷分別與3050%甲酯乙氧基化物、脂肪酸甲酯磺酸鹽或單乙醇醯胺琥珀酸酯的組合；所述觸變劑為4050%醯胺改性氫化蓖麻油分別與5060%乙二撐雙硬脂酸醯胺、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、氫化蓖麻油的組合；所述特殊添加劑為3040%脫模劑、2535%抗氧劑和2545%抗蝕劑組成；所述溶劑為1，3-丙二醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、醋酸丁酯、甲乙酮、環己酮、二乙二醇二甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、聚乙二醇二甲醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、己二酸二甲酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯中的一種或多種的組合。5.根據權利要求4所述的針筒注射式無鉛焊膏，其特徵在於所述脫模劑是乳化矽油、二甲基矽油、二乙基矽油中的一種或多種的組合；所述抗氧劑為垸基化單酚、烷基化多酚、硫代雙酚中的一種或多種的組合；所述抗蝕劑為聚乙烯吡咯垸酮、聚乙二胺、聚苯並咪唑中的一種或多種的組合。全文摘要本發明公開了一種用於散熱器焊接的針筒注射式無鉛焊膏，該無鉛焊膏含有一種與釺劑混合的錫-鉍-稀土系無鉛釺料。所述釺劑由40～45％樹脂(如氫化松香甘油脂、醇酸樹脂)、10～15％活性劑(如烷基多苷、單乙醇醯胺琥珀酸酯)、2.1～3.1％觸變劑(如醯胺改性氫化蓖麻油、乙二撐雙硬脂酸醯胺)、0.8～1.2％特殊添加劑(脫模劑、抗氧劑、抗蝕劑)、餘量為溶劑(如乙二醇乙醚醋酸酯、1，3-丙二醇)組成。本發明的針筒注射式無鉛焊膏，焊接溫度低，粘度相對較低、在壓力作用下流變性較好，焊膏塗布後有較好的抗坍塌性能，尤其適用於散熱器焊接，並且益於精確控制焊膏用量，節約成本。文檔編號B23K35/363GK101301705SQ200710032128公開日2008年11月12日申請日期2007年12月5日優先權日2007年12月5日發明者衛國強,徐安蓮,鄧小安申請人:東莞市普賽特電子科技有限公司