專利名稱：：焊粉抗氧化有機(jī)包覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：一種用于焊粉的抗氧化有機(jī)包覆方法。屬于微電子行業(yè)表面組裝
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)今的電子產(chǎn)業(yè)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(shù)，另一種表面貼裝技術(shù)。而隨著電子原件小型化的進(jìn)程，表面貼裝技術(shù)運(yùn)用也越來越廣泛。貼裝技術(shù)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(yīng)用過程中一直存在著儲(chǔ)存時(shí)間偏短的問題，儲(chǔ)存時(shí)間一般是一個(gè)月到六個(gè)月之間，延長(zhǎng)焊膏保質(zhì)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(zhǎng)期保質(zhì)的問題。而最直接影響焊膏儲(chǔ)存時(shí)間的因素是焊粉的氧化。焊粉含氧量過高，配成焊膏時(shí)就會(huì)與助焊劑發(fā)生反應(yīng)，降低助焊劑的酸性，使得焊膏的焊接性能大大降低，同時(shí)還會(huì)增大焊膏的粘度，焊膏無法印刷。焊粉質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)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(shí)要盡量保持焊粉的尺寸均勻性、球形度。如Sn3AgQ.5CU合金的3號(hào)焊粉在常溫環(huán)境放置時(shí)，含氧量增加趨勢(shì)是剛制出時(shí)在40ppm左右，篩分后在60ppm左右，放置10天時(shí)間在130ppm左右，最后1個(gè)月后到達(dá)270300ppm時(shí)就不再增氧，然而生產(chǎn)中要求焊粉的含氧量不能高于120ppm。為了解決焊粉氧化的問題，人們采用包覆技術(shù)。美國(guó)專利US527207(申請(qǐng)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(duì)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(huì)漂浮，并影響真空系統(tǒng)；效率很低，較難在工業(yè)中大批量應(yīng)用。美國(guó)專利US6334905(申請(qǐng)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(jī)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(yīng)生成丙二酸鋅這種穩(wěn)定的金屬有機(jī)物，因此，只用于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(fā)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(jī)中進(jìn)行球磨，通過碰撞的機(jī)械能使12-羥基硬脂酸在Sn8Zn3Bi焊粉表面形成包覆層，從而達(dá)到包覆的效果。此方法認(rèn)為能使原焊粉保持原有的流動(dòng)性和潤(rùn)濕性，同時(shí)達(dá)到抗氧化，長(zhǎng)期存放的目的。但球磨的過程是一個(gè)強(qiáng)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(qiáng)烈撞擊，會(huì)發(fā)生變形和破碎，很難保持其原有尺寸和球形度，處理后的粉末不能滿度表面組裝的要求。中國(guó)專利CN1381325A(申請(qǐng)日2001年4月13日，公開日2002年11月27日)是用下述方法對(duì)焊粉進(jìn)行包覆將焊粉投入具有一定粘度并不與焊粉反應(yīng)的醇類溶劑或醚類溶劑中，并保持真空狀態(tài)浸漬一定時(shí)間，再用不與焊粉反應(yīng)的氣體對(duì)有焊粉的溶劑進(jìn)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(fā)，如專利中所述的乙醇、丙醇等，在浸泡后很難形成包覆層；加之該工藝先要求真空環(huán)境，然后又需要加壓，對(duì)容器的要求提高，并且工藝復(fù)雜；該專利也沒有對(duì)包覆的效果進(jìn)行闡述。綜上所述，至今已有一些關(guān)于焊粉的抗氧化包覆的研究。但這些技術(shù)存在包覆效果不佳，針對(duì)特定合金，焊粉變形嚴(yán)重等問題，不能滿足生產(chǎn)要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種用于焊粉的抗氧化有機(jī)包覆方法。本發(fā)明的一種焊粉抗氧化有機(jī)包覆方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將有機(jī)包覆材料溶解于有機(jī)溶劑中，配成有機(jī)溶液，用于包覆焊粉；(2)將焊粉浸泡在已配好的有機(jī)溶液中，浸泡溫度為3050。C，浸泡時(shí)間為0.52h，在焊粉浸泡的過程中需要進(jìn)行攪拌或超聲波振動(dòng)；(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(jìn)行真空烘干，得到最終產(chǎn)物。步驟(1)中所述的有機(jī)包覆材料為松香類有機(jī)物，并添加成膜劑；配成的有機(jī)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(jī)溶劑為醇類溶劑。所述的有機(jī)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(jī)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(fā)明是通過焊粉浸泡有機(jī)溶液取出后高溫烘干溶劑并在焊粉表面留下均勻有機(jī)包覆層的方法來達(dá)到抗氧化的效果。該抗氧化焊粉具有以下特點(diǎn)(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(fā)明所提供的用于焊粉的抗氧化性有機(jī)包覆技術(shù)，可用于微電子組裝的中焊粉和焊膏的長(zhǎng)期保存。本發(fā)明的主要原理本發(fā)明主要是通過液態(tài)包覆來實(shí)現(xiàn)，并通過保護(hù)層來阻斷焊粉與空氣和水汽的接觸，從而達(dá)到抗氧化的效果。用于包裹的有機(jī)材料與助焊劑主成分相容，可以被助焊劑中的溶劑溶解，在配成焊膏后不會(huì)影響焊膏的流動(dòng)性和焊接性，且要沸點(diǎn)要低于焊粉的熔點(diǎn)，在焊接后不會(huì)殘留。有機(jī)溶劑要能溶解包覆材料，并且易揮發(fā)，有較低的沸點(diǎn)，在浸泡后用真空烘干才能使溶劑揮發(fā)留下包覆層。包覆處理過程沒有機(jī)械作用，因此保持了焊粉原來的尺寸和球形度。由于該包裹層致密，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(shí)氧化減緩，因此延長(zhǎng)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(shí)，包裹材料不影響焊膏的流動(dòng)性和焊接性，有較好的球形度，流動(dòng)性。在配成焊膏后粘度適中，并不影響焊膏的回流焊工藝性。根據(jù)中華人民共和國(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T11186-1998《錫鉛膏狀焊料通用規(guī)范》進(jìn)行鋪展和成球?qū)嶒?yàn)。鋪展實(shí)驗(yàn)是將一定質(zhì)量的焊球印刷在紫銅板上，之后進(jìn)入爐中加熱，此時(shí)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?qū)嶒?yàn)是將一定質(zhì)量的焊膏印刷在玻璃板上，之后進(jìn)入爐中加熱，要求焊膏熔化后團(tuán)聚形成一個(gè)大的焊球，周邊小焊球的數(shù)量不能超過3個(gè)。試驗(yàn)前，用高溫高濕度環(huán)境來加速焊粉的存放氧化過程，以快速評(píng)價(jià)其包覆效果。圖l實(shí)例l鋪展與成球結(jié)果圖2對(duì)比例鋪展與成球結(jié)果具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)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并用電磁攪拌lh;用沙芯漏斗過濾出焊粉，將焊粉放入真空干燥爐中，溫度為80。C，真空度為8xl0—2MPa，時(shí)間為30min。然后取出焊粉，進(jìn)入85°Cx85%RH環(huán)境中放置36h，取出后加入lg助焊劑，混合后得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經(jīng)25(TCx90s回流焊，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，分別為30.5mn^和2個(gè)。其鋪展結(jié)果見圖1。實(shí)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并用電磁攪拌2h;用沙芯漏斗過濾出焊粉，將焊粉放入真空干燥爐中，溫度為80'C，真空度為5xl(T2MPa，時(shí)間為30min。然后取出焊粉，進(jìn)入85。Cx85XRH環(huán)境中放置36h，取出后6焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經(jīng)250。O90s回流焊，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，分別為28.3mn^和4個(gè)。實(shí)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并用電磁攪拌0.5h;用沙芯漏斗過濾出焊粉，將焊粉放入真空干燥爐中，溫度為6(TC，真空度為10^MPa，時(shí)間為30min。然后取出焊粉，進(jìn)入85rx85XRH環(huán)境中放置36h，取出后加入lg助焊劑，混合后得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經(jīng)25(TO卯s回流焯，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，分別為29.9mn^和3個(gè)。實(shí)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并用電磁攪拌lh;用沙芯漏斗過濾出焊粉，將焊粉放入真空干燥爐中，溫度為9(TC，真空度為10"MPa，時(shí)間為30min。然后取出焊粉，進(jìn)入85°Cx85%RH環(huán)境中放置36h，取出后加入lg助焊劑，混合后得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經(jīng)25(TO90s回流焊，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，分別為30.2mn^和3個(gè)。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并用電磁攪拌0.5h;用沙芯漏斗過濾出焊粉，將焊粉放入真空干燥爐中，溫度為80。C，真空度為8xlO々MPa，時(shí)間為30min。然后取出焊粉，進(jìn)入85!>85%RH環(huán)境中放置36h，取出后加入lg助焊劑，混合后得到焊膏，分別放置在銅板和7玻璃板上，經(jīng)250°Cx90s回流焊，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，分別為28.5mm2和2個(gè)。對(duì)比例取剛開袋的新鮮焊粉10g。進(jìn)入85。085^RH環(huán)境中放置36h，取出后加入lg助焊劑，混合后得到焊膏，分別放置在銅板和玻璃板上，經(jīng)25(TO90s回流焊，測(cè)試其鋪展面積和焊球數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該焊膏不能鋪展和成球。其鋪展結(jié)果見圖2。將經(jīng)過本發(fā)明的這種抗氧化有機(jī)包覆方法處理的焊粉(實(shí)施例15)，與沒有包覆的焊粉(對(duì)比例)，在相同條件下進(jìn)行高溫高濕加速氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果總結(jié)于表l中。從表l中可以看出，經(jīng)過處理后的焊粉，經(jīng)高溫高濕度環(huán)境后，所配成的焊膏，其鋪展和成球性明顯優(yōu)于沒有處理過的焊粉。表l實(shí)例和對(duì)比例的鋪展面積和成球性<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、焊粉抗氧化有機(jī)包覆方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將有機(jī)包覆材料溶解于有機(jī)溶劑中，配成有機(jī)溶液，用于包覆焊粉；(2)將焊粉浸泡在已配好的有機(jī)溶液中，浸泡溫度為30～50℃，浸泡時(shí)間為0.5～2h，在焊粉浸泡的過程中需要進(jìn)行攪拌或超聲波振動(dòng)；(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(jìn)行真空烘干，得到最終產(chǎn)物。2、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的有機(jī)包覆材料為松香類有機(jī)物，并添加成膜劑；配成的有機(jī)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(jī)溶劑為醇類溶劑。3、根據(jù)權(quán)利要求1、2中所述的有機(jī)包覆材料為氫化松香、聚合松香中的一種或兩種。4、根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1、2中所述的有機(jī)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(fā)明公開了一種焊粉抗氧化有機(jī)包覆方法，屬于微電子行業(yè)表面組裝
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明特征在于本發(fā)明是通過焊粉浸泡有機(jī)溶液取出后高溫烘干溶劑并在焊粉表面留下均勻有機(jī)包覆層的方法來達(dá)到抗氧化的效果。經(jīng)過本發(fā)明包覆的焊粉具有良好的抗氧化性，并且不會(huì)影響焊粉的焊接性能和配成焊膏的工藝性能。該方法可用于微電子組裝的中焊粉和焊膏的長(zhǎng)期保存。文檔編號(hào)B22F1/02GK101486095SQ20091007856公開日2009年7月22日申請(qǐng)日期2009年2月27日優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日發(fā)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(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)