焊粉抗氧化有機包覆方法
2023-07-24 05:03:56 2
專利名稱：：焊粉抗氧化有機包覆方法
技術領域：
：一種用於焊粉的抗氧化有機包覆方法。屬於微電子行業表面組裝
技術領域：
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背景技術：
：在現今的電子產業中，電子元件主要以兩種方式連接在PCB板中，一種是通孔技術，另一種表面貼裝技術。而隨著電子原件小型化的進程，表面貼裝技術運用也越來越廣泛。貼裝技術中是由焊膏來完成電子元件和PCB板的連接。焊膏是由焊粉和助焊劑組成。在焊膏的應用過程中一直存在著儲存時間偏短的問題，儲存時間一般是一個月到六個月之間，延長焊膏保質期的常用方法是把焊膏低溫保存，但是這種方法不能從根本上解決焊膏長期保質的問題。而最直接影響焊膏儲存時間的因素是焊粉的氧化。焊粉含氧量過高，配成焊膏時就會與助焊劑發生反應，降低助焊劑的酸性，使得焊膏的焊接性能大大降低，同時還會增大焊膏的粘度，焊膏無法印刷。焊粉質量的關鍵參數是焊粉的尺寸均勻性、球形度和含氧量，因此在控制含氧量的同時要儘量保持焊粉的尺寸均勻性、球形度。如Sn3AgQ.5CU合金的3號焊粉在常溫環境放置時，含氧量增加趨勢是剛制出時在40ppm左右，篩分後在60ppm左右，放置10天時間在130ppm左右，最後1個月後到達270300ppm時就不再增氧，然而生產中要求焊粉的含氧量不能高於120ppm。為了解決焊粉氧化的問題，人們採用包覆技術。美國專利US527207(申請日1992年2月21日，公開日1993年12月21日)用氣相沉積的方法，把聚對二甲苯在焊粉表面沉積一層薄層。這種方法能在不影響焊膏的回流焯性和粘度的條件下有效的提升焊粉的抗氧化性。不過該專利在氣相沉積包覆的過程中，如果使焊粉靜置桌面，則沉積包覆不完全；若使用低壓的話，則焊粉會漂浮，並影響真空系統；效率很低，較難在工業中大批量應用。美國專利US6334905(申請日2000年4月13日，公開日2002年1月1日)用丙二酸在SnZn、SnZnBi合金表面形成有機金屬包覆層。該方法能有效提高焊粉的抗氧化性。但是，該方法是通過鋅和丙二酸反應生成丙二酸鋅這種穩定的金屬有機物，因此，只用於SnZn、SnZnBi兩種焊粉，在其他不含鋅的焊粉表面則無法形成包覆層。2005年發表在《電子材料期刊(JournalofELECTRONICMATERIALS)》第34巻第5期的文章《一種在Sn/Zn/Bi焊粉表面蠟粉包覆提高抗氧化性的方法》(EncapsulationofLead-FreeSn/Zn/BiSolderAlloyParticlesbyCoatingwithWaxPowderforImprovingOxidationResistance)介紹了用球磨的方法，把12-羥基硬脂酸粉和Sn8Zn3Bi焊粉在球磨機中進行球磨，通過碰撞的機械能使12-羥基硬脂酸在Sn8Zn3Bi焊粉表面形成包覆層，從而達到包覆的效果。此方法認為能使原焊粉保持原有的流動性和潤溼性，同時達到抗氧化，長期存放的目的。但球磨的過程是一個強烈的物理碰撞過程，在這過程中能量很高，焊粉受到硬球的強烈撞擊，會發生變形和破碎，很難保持其原有尺寸和球形度，處理後的粉末不能滿度表面組裝的要求。中國專利CN1381325A(申請日2001年4月13日，公開日2002年11月27日)是用下述方法對焊粉進行包覆將焊粉投入具有一定粘度並不與焊粉反應的醇類溶劑或醚類溶劑中，並保持真空狀態浸漬一定時間，再用不與焊粉反應的氣體對有焊粉的溶劑進行加壓濾除醇類溶劑或醚類溶劑。但大部分醇類溶劑都易揮發，如專利中所述的乙醇、丙醇等，在浸泡後很難形成包覆層；加之該工藝先要求真空環境，然後又需要加壓，對容器的要求提高，並且工藝複雜；該專利也沒有對包覆的效果進行闡述。綜上所述，至今已有一些關於焊粉的抗氧化包覆的研究。但這些技術存在包覆效果不佳，針對特定合金，焊粉變形嚴重等問題，不能滿足生產要求。
發明內容本發明針對現有技術存在的問題，提供了一種用於焊粉的抗氧化有機包覆方法。本發明的一種焊粉抗氧化有機包覆方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將有機包覆材料溶解於有機溶劑中，配成有機溶液，用於包覆焊粉；(2)將焊粉浸泡在已配好的有機溶液中，浸泡溫度為3050。C，浸泡時間為0.52h，在焊粉浸泡的過程中需要進行攪拌或超聲波振動；(3)過濾出焊粉，將焊粉在溫度為609(TC，真空度為10々10"MPa的條件下進行真空烘乾，得到最終產物。步驟(1)中所述的有機包覆材料為松香類有機物，並添加成膜劑；配成的有機溶液松香的濃度在0.1%10%之間，成膜劑的濃度在0.05%~5%之間；所述的有機溶劑為醇類溶劑。所述的有機包覆材料為氫化松香、聚合松香中的一種或兩種；所添加的成膜劑為丙烯酸樹脂，聚丙烯、聚乙二醇、改性丁二烯樹脂中的一種或幾種；所述的有機溶劑為乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇，二乙二醇、丙三醇其中的一種或幾種。本發明是通過焊粉浸泡有機溶液取出後高溫烘乾溶劑並在焊粉表面留下均勻有機包覆層的方法來達到抗氧化的效果。該抗氧化焊粉具有以下特點(1)具有好的抗氧化性；(2)具有好的球形度；(3)不影響焊粉的尺寸及均勻性。本發明所提供的用於焊粉的抗氧化性有機包覆技術，可用於微電子組裝的中焊粉和焊膏的長期保存。本發明的主要原理本發明主要是通過液態包覆來實現，並通過保護層來阻斷焊粉與空氣和水汽的接觸，從而達到抗氧化的效果。用於包裹的有機材料與助焊劑主成分相容，可以被助焊劑中的溶劑溶解，在配成焊膏後不會影響焊膏的流動性和焊接性，且要沸點要低於焊粉的熔點，在焊接後不會殘留。有機溶劑要能溶解包覆材料，並且易揮發，有較低的沸點，在浸泡後用真空烘乾才能使溶劑揮發留下包覆層。包覆處理過程沒有機械作用，因此保持了焊粉原來的尺寸和球形度。由於該包裹層緻密，可以有效隔絕悍粉與空氣中氧和水分的接觸，使得焊粉存放時氧化減緩，因此延長其保存期。而且包裹的材料與助焊劑主成分相容，可以被助焊劑中的溶劑溶解，因此在配置焊膏時，包裹材料不影響焊膏的流動性和焊接性，有較好的球形度，流動性。在配成焊膏後粘度適中，並不影響焊膏的回流焊工藝性。根據中華人民共和國電子行業標準SJ/T11186-1998《錫鉛膏狀焊料通用規範》進行鋪展和成球實驗。鋪展實驗是將一定質量的焊球印刷在紫銅板上，之後進入爐中加熱，此時焊膏要熔化，均勻鋪展在紫銅板上，且鋪展面積越大越好；成球實驗是將一定質量的焊膏印刷在玻璃板上，之後進入爐中加熱，要求焊膏熔化後團聚形成一個大的焊球，周邊小焊球的數量不能超過3個。試驗前，用高溫高溼度環境來加速焊粉的存放氧化過程，以快速評價其包覆效果。圖l實例l鋪展與成球結果圖2對比例鋪展與成球結果具體實施例方式下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步說明。稱取0.5g聚合松香和O.lg的聚乙二醇、加入盛有100g乙醇的溶劑的燒杯中，攪拌直到聚合松香完全溶解；稱取焊粉10g，放入配好的松香溶液的燒杯中，把燒杯放在電磁攪拌儀上，加熱溫度至4(TC並用電磁攪拌lh;用沙芯漏鬥過濾出焊粉，將焊粉放入真空乾燥爐中，溫度為80。C，真空度為8xl0—2MPa，時間為30min。然後取出焊粉，進入85°Cx85%RH環境中放置36h，取出後加入lg助焊劑，混合後得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經25(TCx90s回流焊，測試其鋪展面積和焊球數量，分別為30.5mn^和2個。其鋪展結果見圖1。實例2:稱取lg聚合松香和0.3g的丙烯酸樹脂、加入盛有100g乙二醇的溶劑的燒杯中，攪拌直到松香完全溶解；稱取焊粉10g，放入配好的松香溶液的燒杯中，把燒杯放在電磁攪拌儀上，加熱溫度至30。C並用電磁攪拌2h;用沙芯漏鬥過濾出焊粉，將焊粉放入真空乾燥爐中，溫度為80'C，真空度為5xl(T2MPa，時間為30min。然後取出焊粉，進入85。Cx85XRH環境中放置36h，取出後6焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經250。O90s回流焊，測試其鋪展面積和焊球數量，分別為28.3mn^和4個。實例3:稱取5g氫化松香和0.05g的聚丙烯、加入盛有100g正丙醇的溶劑的燒杯中，攪拌直到松香完全溶解；稱取焊粉10g，放入配好的松香溶液的燒杯中，把燒杯放在電磁攪拌儀上，加熱溫度至5(TC並用電磁攪拌0.5h;用沙芯漏鬥過濾出焊粉，將焊粉放入真空乾燥爐中，溫度為6(TC，真空度為10^MPa，時間為30min。然後取出焊粉，進入85rx85XRH環境中放置36h，取出後加入lg助焊劑，混合後得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經25(TO卯s回流焯，測試其鋪展面積和焊球數量，分別為29.9mn^和3個。實例4:稱取10g氫化松香和O.lg的改性丁二烯樹脂、加入盛有100g異丙醇的溶劑的燒杯中，攪拌直到松香完全溶解；稱取焊粉10g，放入配好的松香溶液的燒杯中，把燒杯放在電磁攪拌儀上，加熱溫度至35。C並用電磁攪拌lh;用沙芯漏鬥過濾出焊粉，將焊粉放入真空乾燥爐中，溫度為9(TC，真空度為10"MPa，時間為30min。然後取出焊粉，進入85°Cx85%RH環境中放置36h，取出後加入lg助焊劑，混合後得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經25(TO90s回流焊，測試其鋪展面積和焊球數量，分別為30.2mn^和3個。稱取2g聚合松香和0.5聚乙二醇、加入盛有100g丙三醇和二乙二醇按1:l混合的溶劑的燒杯中，攪拌直到松香完全溶解；稱取焊粉10g，放入配好的松香溶液的燒杯中，把燒杯放在電磁攪拌儀上，加熱溫度至40。C並用電磁攪拌0.5h;用沙芯漏鬥過濾出焊粉，將焊粉放入真空乾燥爐中，溫度為80。C，真空度為8xlO々MPa，時間為30min。然後取出焊粉，進入85!>85%RH環境中放置36h，取出後加入lg助焊劑，混合後得到焊膏，分別放置在銅板和7玻璃板上，經250°Cx90s回流焊，測試其鋪展面積和焊球數量，分別為28.5mm2和2個。對比例取剛開袋的新鮮焊粉10g。進入85。085^RH環境中放置36h，取出後加入lg助焊劑，混合後得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經25(TO90s回流焊，測試其鋪展面積和焊球數量，結果發現該焊膏不能鋪展和成球。其鋪展結果見圖2。將經過本發明的這種抗氧化有機包覆方法處理的焊粉(實施例15)，與沒有包覆的焊粉(對比例)，在相同條件下進行高溫高溼加速氧化實驗，結果總結於表l中。從表l中可以看出，經過處理後的焊粉，經高溫高溼度環境後，所配成的焊膏，其鋪展和成球性明顯優於沒有處理過的焊粉。表l實例和對比例的鋪展面積和成球性tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、焊粉抗氧化有機包覆方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)將有機包覆材料溶解於有機溶劑中，配成有機溶液，用於包覆焊粉；(2)將焊粉浸泡在已配好的有機溶液中，浸泡溫度為30～50℃，浸泡時間為0.5～2h，在焊粉浸泡的過程中需要進行攪拌或超聲波振動；(3)過濾出焊粉，將焊粉在溫度為60～90℃，真空度為10-2～10-1MPa的條件下進行真空烘乾，得到最終產物。2、根據權利要求1中所述的有機包覆材料為松香類有機物，並添加成膜劑；配成的有機溶液松香的濃度在0.1%~10%之間，成膜劑的濃度在0.05%5%之間；所述的有機溶劑為醇類溶劑。3、根據權利要求1、2中所述的有機包覆材料為氫化松香、聚合松香中的一種或兩種。4、根據權利要求1、2中所述的成膜劑為丙烯酸樹脂，聚丙烯、聚乙二醇、改性丁二烯樹脂中的一種或幾種。5、根據權利要求1、2中所述的有機溶劑為乙醇、正丙醇、異丙醇、乙二醇，二乙二醇、丙三醇其中的一種或幾種。全文摘要本發明公開了一種焊粉抗氧化有機包覆方法，屬於微電子行業表面組裝
技術領域：
。本發明特徵在於本發明是通過焊粉浸泡有機溶液取出後高溫烘乾溶劑並在焊粉表面留下均勻有機包覆層的方法來達到抗氧化的效果。經過本發明包覆的焊粉具有良好的抗氧化性，並且不會影響焊粉的焊接性能和配成焊膏的工藝性能。該方法可用於微電子組裝的中焊粉和焊膏的長期保存。文檔編號B22F1/02GK101486095SQ20091007856公開日2009年7月22日申請日期2009年2月27日優先權日2009年2月27日發明者史耀武,吳中偉,夏志東,楊曉軍,健林,林延勇,福郭,雷永平申請人:北京工業大學