高铅半导体助焊膏、制备方法以及锡膏与流程

背景技术：

半导体器件是电子产品的主要和重要组成部分,通常所指的半导体组装(assembly)可定义为：利用膜技术及微细连接技术将半导体芯片(chip)和框架(leadframe)或基板(sulbstrate)或塑料薄片(film)或印刷线路板中的导体部分连接以便引出接线引脚，并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体立体结构的工艺技术。

电子产品的寿命长短一大部分取决于半导体器件的焊接情况，电子产品的高寿命要求产品能耐高低温及高湿度等恶劣环境。助焊膏作为锡膏的重要组成部分，助焊膏的性能影响着锡膏的使用效果，由于现有的助焊膏，活性低，去氧化能力较弱，与合金的相容性差，从而导致锡膏性能差，现有的助焊膏所制得的锡膏应用于半导体器件的焊接时，焊接强度小，锡膏流动性小，容易造成焊接不良并造成空洞，特别是大功率的半导体器件，处在高温环境中时，焊接后强度明显不足，而且现有的锡膏对于镀金、镀铜、镀银等产品的相容性比较差，在应用于这些产品上时，强度也明显不足。

技术实现要素：

鉴于此，有必要提供一种高铅半导体助焊膏、制备方法以及锡膏，经过大量的研究和实验，本发明的高铅半导体助焊膏，活性高，扩展率大，与高铅合金的相容性强，制得的高铅半导体锡膏适用于在高温环境下工作的大功率半导体器件封装焊接，锡膏与金、铜、银相熔性好，焊接强度大，焊后表面绝缘阻抗高，产品可靠性强。

本发明的第一方面提供一种高铅半导体助焊膏，以重量百分比计算，所述高铅半导体助焊膏包括以下组分：松香20-30％、树脂1-5％、高沸点溶剂20-30％、触变剂2-4％、有机活性剂6-8％、高温活性剂1-3％、抗氧剂1-3％、一元酸1-2％、有机胺1-3％、活化剂19.5-25％。

进一步的，以重量百分比计算，所述高铅半导体助焊膏包括以下组分：松香25-30％、树脂1-5％、高沸点溶剂25-30％、触变剂2-4％、有机活性剂6-8％、高温活性剂1-3％、抗氧剂1-3％、一元酸1-2％、有机胺1-3％、活化剂19.5-21％。

进一步的，所述活化剂包括按重量百分比计算的以下组分：多元酸9-12％、二元酸3-6％、醇类溶剂80-85％。

进一步的，所述活化剂包括按重量百分比计算的以下组分：多元酸10.08％、二元酸5.24％、醇类溶剂84.68％。

进一步的，所述醇类溶剂为以下中至少一种：二乙二醇辛醚、二乙二醇己醚、2-乙基-1,3-己二醇、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚。

本发明第二方面提供一种高铅半导体助焊膏的制备方法，包括以下步骤：

(1)依次往一容器中加入松香20-30wt.％、树脂1-5wt.％、高沸点溶剂20-30wt.％、触变剂2-4wt.％、有机活性剂6-8wt.％、高温活性剂1-3wt.％、抗氧剂1-3wt.％、一元酸1-2wt.％，加热并不断搅拌至全部溶解，加热温度不高于150℃；

(2)停止加热，将(1)中的混合物冷却至50-60℃；

(3)加入有机胺1-3wt.％和活化剂19.5-25wt.％，搅拌均匀得成品。

进一步的，所述活化剂的制备方法如下：将多元酸9-12wt.％、二元酸3-6wt.％、醇类溶剂80-85wt.％加入一烧杯中加热并搅拌溶解。

本发明的第三方面提供一种高铅半导体锡膏，以重量百分比计算，所述高铅半导体锡膏以重量百分比计，包括所述的高铅半导体助焊膏10-20％和焊锡合金粉80-90％，其中，所述含铅焊锡合金粉中所含铅的重量百分比不低于85％。

进一步的，所述焊锡合金粉包括以下中至少一种：Sn10Pb88Ag2,Sn5Pb95,Sn5Pb92.5Ag2.5,Sn10Pb90。

本发明提供的一种高铅半导体助焊膏，活性高，流动性好，扩展率大，与高铅合金(例如Sn(Ag)Pb系)的相容性强，而且本发明提供的高铅半导体助焊膏制作工艺，先采用相对较高温制作混合物A，在保持活性的情况下可提高各组分之间的混合情况，去氧化能力强，提高流动性，在混合物A温度较低的情况下，再加入混合物B和有机胺，可保证松香的活性，提高助焊膏与高铅合金的相容性，本发明提供的一种高铅半导体锡膏，适用于高温环境下工作的大功率半导体封装焊接，与金、铜、银相容性性好，空洞率低，焊接强度大，焊后表面绝缘阻抗高，锡膏流动性好，方便操作，焊接后不易产生锡珠，残留易清洗，焊点光亮，上锡性好，满足ROHS指令的豁免条例。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，应当说明的是，以下各实施例是为了方便于技术人员理解本发明，并不在于限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员，在不脱离本发明的基本构思的前提下，作出的改进，应当属于本发明的保护范围。

在本发明中，所述松香包括但不限于以下种类：聚合松香、氢化松香、改性松香、松香衍生物。

高沸点溶剂包括但不限于以下种类：乙二醇、丁二醇、已二醇、辛三醇、二乙二醇乙醚、二乙二醇己醚、二甲基乙酰胺、2-乙基-1,3-戊二醇。

触变剂包括但不限于以下种类：双硬脂酸酰胺、有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡。

抗氧剂包括但不限于以下种类：抗氧剂BHT、抗氧剂DLTP、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂T501。

醇类溶剂包括但不限于以下种类：二乙二醇辛醚、二乙二醇己醚、2-乙基-1,3-己二醇、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚。

实施例1:

本实施例所涉及的一种高铅半导体助焊膏的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：制备混合物A，依次往一容器中加入以下组分，加热至100℃并不断搅拌至全部溶解，得到混合物A，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：松香30wt.％、树脂3wt.％、高沸点溶剂30wt.％、触变剂3wt.％、有机活性剂7wt.％、高温活性剂2wt.％、抗氧剂2wt.％、一元酸1.5wt.％。

步骤(2)：制备活化剂B，将多元酸、二元酸、醇类溶剂加入一烧杯中加热并搅拌溶解，其中多元酸、二元酸和醇类溶剂分别占活化剂B的重量百分数为10.8wt.％、5.24wt.％、74.68wt.％。

步骤(3)：将步骤(1)中的混合物A冷却至50-60℃。

步骤(4)：往冷却后的混合物A中加入有机胺和活化剂B，其中，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：有机胺2wt.％和活化剂19.5wt.％，搅拌均匀得成品。

实施例2：

本实施例所涉及的一种高铅半导体助焊膏的制备方法，包括如下步骤：

步骤(1)：制备混合物A，依次往一容器中加入以下组分，加热至120℃并不断搅拌至全部溶解，得到混合物A，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：松香25wt.％、树脂5wt.％、高沸点溶剂25wt.％、触变剂4wt.％、有机活性剂8wt.％、高温活性剂3wt.％、抗氧剂3wt.％、一元酸2wt.％。

步骤(2)：制备活化剂B，将多元酸、二元酸、醇类溶剂加入一烧杯中加热并搅拌溶解，其中多元酸、二元酸和醇类溶剂分别占活化剂B的重量百分数为9wt.％、6wt.％、85wt.％。

步骤(3)：将步骤(1)中的混合物A冷却至50-60℃。

步骤(4)：往冷却后的混合物A中加入有机胺和活化剂B，其中，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：有机胺1wt.％和活化剂24wt.％，搅拌均匀得成品。

实施例3：

步骤(1)：制备混合物A，依次往一容器中加入以下组分，加热至70℃并不断搅拌至全部溶解，得到混合物A，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：松香20wt.％、树脂5wt.％、高沸点溶剂30wt.％、触变剂4wt.％、有机活性剂8wt.％、高温活性剂1wt.％、抗氧剂3wt.％、一元酸2wt.％。

步骤(2)：制备活化剂B，将多元酸、二元酸、醇类溶剂加入一烧杯中加热并搅拌溶解，其中多元酸、二元酸和醇类溶剂分别占活化剂B的重量百分数为12wt.％、5wt.％、83wt.％。

步骤(3)：将步骤(1)中的混合物A冷却至50-60℃。

步骤(4)：往冷却后的混合物A中加入有机胺和活化剂B，其中，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：有机胺3wt.％和活化剂24wt.％，搅拌均匀得成品。

实施例4：

步骤(1)：制备混合物A，依次往一容器中加入以下组分，加热至145℃并不断搅拌至全部溶解，得到混合物A，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：松香28wt.％、树脂5wt.％、高沸点溶剂27wt.％、触变剂3wt.％、有机活性剂8wt.％、高温活性剂2.5wt.％、抗氧剂1.5wt.％、一元酸1.5wt.％。

步骤(2)：制备活化剂B，将多元酸、二元酸、醇类溶剂加入一烧杯中加热并搅拌溶解，其中多元酸、二元酸和醇类溶剂分别占活化剂B的重量百分数为9wt.％、6wt.％、85wt.％。

步骤(3)：将步骤(1)中的混合物A冷却至60℃。

步骤(4)：往冷却后的混合物A中加入有机胺和活化剂B，其中，各组分占助焊膏的重量百分数分别为：有机胺3wt.％和活化剂20.5wt.％，搅拌均匀得成品。

实施例1-4与现有的助焊膏通过IPC-TM-650以及QQ-S-571E测试方法进行测试，测试结果显示，实施例1-4的助焊膏比现有的助焊膏而言，活性更高，扩展率大、流动性好，润湿性好，与高铅合金的相容性强，适合高温环境下工作的大功率半导体器件封装焊接，不易损坏器件，寿命长。

本发明实施例提供一种高铅半导体锡膏，可采用实施例1-4所制备的高铅半导体助焊膏制备，并在所述高铅半导体助焊膏中加入含铅的重量百分比不低于85％的焊锡合金粉，焊锡合金粉可采用但不限于：Sn10Pb88Ag2、Sn5Pb95、Sn5Pb92.5Ag2.5、Sn10Pb90，以重量百分比计算，高铅半导体锡膏包括高铅半导体助焊膏10-20％和焊锡合金粉80-90％，得到以下实施例：

实施例A：

采用高铅半导体助焊膏10wt.％和焊锡合金粉(Sn10Pb88Ag2)90wt.％，制备得到助焊膏。

实施例B：

采用高铅半导体助焊膏10wt.％和焊锡合金粉(Sn5Pb95)90wt.％，制备得到助焊膏。

实施例C：

采用高铅半导体助焊膏20wt.％和焊锡合金粉(Sn10Pb88Ag2)80wt.％，制备得到助焊膏。

实施例D：

采用高铅半导体助焊膏15wt.％和焊锡合金粉(Sn10Pb88Ag2)85wt.％，制备得到助焊膏。

对比例E:

采用高铅半导体助焊膏10wt.％和焊锡合金粉(Sn20Pb80)90wt.％，制备得到助焊膏。

实施例A-D中，得到的助焊膏适合高温环境下工作的大功率半导体器件封装焊接，预热时间短，润湿能力强，与金、铜、银相容性性好，空洞率小，焊接强度大，焊后表面绝缘阻抗高，锡膏流动性好，方便操作，焊接后不易产生锡珠，残留易清洗，焊点光亮，上锡性好，对比例E中，得到的助焊膏，流动性差，在对高温环境下工作的大功率半导体器件进行封装焊接时，容易出现不牢固现象，而且与金、铜、银相容性性也较差，易坍塌桥接。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种高铅半导体助焊膏，其特征在于，以重量百分比计算，所述高铅半导体助焊膏包括以下组分：松香20-30％、树脂1-5％、高沸点溶剂20-30％、触变剂2-4％、有机活性剂6-8％、高温活性剂1-3％、抗氧剂1-3％、一元酸1-2％、有机胺1-3％、活化剂19.5-25％。

2.根据权利要求1所述的高铅半导体助焊膏，其特征在于，以重量百分比计算，所述高铅半导体助焊膏包括以下组分：松香25-30％、树脂1-5％、高沸点溶剂25-30％、触变剂2-4％、有机活性剂6-8％、高温活性剂1-3％、抗氧剂1-3％、一元酸1-2％、有机胺1-3％、活化剂19.5-21％。

3.根据权利要求1所述的高铅半导体助焊膏，其特征在于，所述活化剂包括按重量百分比计算的以下组分：多元酸9-12％、二元酸3-6％、醇类溶剂80-85％。

4.根据权利要求3所述的高铅半导体助焊膏，其特征在于，所述活化剂包括按重量百分比计算的以下组分：多元酸10.08％、二元酸5.24％、醇类溶剂84.68％。

5.根据权利要求3所述的高铅半导体助焊膏，其特征在于，所述醇类溶剂为以下中至少一种：二乙二醇辛醚、二乙二醇己醚、2-乙基-1,3-己二醇、三乙二醇丙醚、乙二醇苯醚。

6.一种高铅半导体助焊膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)依次往一容器中加入松香20-30wt.％、树脂1-5wt.％、高沸点溶剂20-30wt.％、触变剂2-4wt.％、有机活性剂6-8wt.％、高温活性剂1-3wt.％、抗氧剂1-3wt.％、一元酸1-2wt.％，加热并不断搅拌至全部溶解，加热温度不高于150℃；

(2)停止加热，将(1)中的混合物冷却至50-60℃；

(3)加入有机胺1-3wt.％和活化剂19.5-25wt.％，搅拌均匀得成品。

7.根据权利要求6所述的高铅半导体助焊膏的制备方法，其特征在于，所述活化剂的制备方法如下：将多元酸9-12wt.％、二元酸3-6wt.％、醇类溶剂80-85wt.％加入一烧杯中加热并搅拌溶解。

8.一种高铅半导体锡膏，其特征在于，以重量百分比计算，所述高铅半导体锡膏以重量百分比计，包括如权利要求1-5任一项所述的高铅半导体助焊膏10-20％和焊锡合金粉80-90％，其中，所述含铅焊锡合金粉中所含铅的重量百分比不低于85％。

9.根据权利要求8所述的高铅半导体锡膏，其特征在于，所述焊锡合金粉包括以下中至少一种：Sn10Pb88Ag2,Sn5Pb95,Sn5Pb92.5Ag2.5,Sn10Pb90。