一种用于超小间距元件焊接的焊料及制备方法、焊接方法
阅读说明：本技术 一种用于超小间距元件焊接的焊料及制备方法、焊接方法 (Solder for welding ultra-small-spacing element, preparation method and welding method ) 是由 潘明东 张中 陈益新 徐海 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于超小间距元件焊接的焊料及制备方法、焊接方法,焊料按重量份包括锡粉5～10份、普通助焊剂90-95份,焊接方法包括印刷、贴装、回流焊等步骤。本发明焊料中所含锡粉含量很少,焊接时能够有效降低短路风险,对超小间距元件表面贴装短路的改善有非常明显的效果,有效保证半导体产品封装,提升行业生产工艺能力。(The invention discloses a solder for welding an ultra-small spacing element, a preparation method and a welding method, wherein the solder comprises 5-10 parts of tin powder and 90-95 parts of common soldering flux by weight, and the welding method comprises the steps of printing, surface mounting, reflow soldering and the like. The solder contains less tin powder, can effectively reduce the short circuit risk during welding, has very obvious effect on improving the surface mounting short circuit of the ultra-small spacing element, effectively ensures the packaging of a semiconductor product, and improves the production process capability of the industry.)
技术领域
本发明属于半导体封测技术领域，尤其涉及一种用于超小间距元件焊接的焊料制作方法、及其焊接方法。
背景技术
随着科技发展半导体封测行业表面元件间距微小化，采用锡膏作为焊料，回流后短路成为主要缺陷。
现有表面贴装工艺步骤如下：第一步，印刷锡膏；第二步，将表面贴装元件贴装于印刷锡膏对应位置；第三步，采用回流焊工艺将表面贴装元件与基板焊垫形成焊接。现有技术中使用的锡膏主要由锡粉和助焊剂组成，锡粉含量约85%~90%，为Sn96.6Ag3Cu0.5、Sn96.5Ag3.5等合金中的一种；助焊剂含量约10%~15%。
当表面贴装元件之间的间距小于75μm时，由于锡膏中锡粉含量较高，使得锡膏在融化状态由于张力原因，容易连在一起，从而导致短路。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中超小间距元件焊接时容易造成短路的问题，本发明提供一种用于超小间距元件焊接的焊料及制备方法、焊接方法。
技术方案：一种用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉5~10份、普通助焊剂90-95份。
进一步地，所述锡粉为Sn96.6Ag3Cu0.5、Sn96.5Ag3.5合金中的一种或几种。
进一步地，所述普通助焊剂按重量份包括树脂10~20份、润湿剂5~10份、触变剂2~10份、溶剂40~70份、乳酸-乙醇酸共聚物10~15份，磷酸单酯3~6份。
进一步地，用于元件间距为70um的焊接。
一种用于超小间距元件焊接的焊料的制备方法，在90-95重量份的普通助焊剂中添加5~10重量份的锡粉，搅拌均匀。
一种焊接方法，使用上述用于超小间距元件焊接的焊料，包括以下步骤：
步骤一：使用厚度为20~40um的印刷钢网，在电路板的焊垫上印刷所述用于超小间距元件焊接的焊料；
步骤二：将表面元器件贴装在指定印刷位置；
步骤三：采用回流焊工艺，完成元器件与焊垫间的焊接，回流焊最高温度设置在240℃~250℃。
进一步地，所述步骤一中，印刷钢网的厚度为30um。
有益效果：本发明提供一种用于超小间距元件焊接的焊料及其制作方法、焊接方法，相比较现有技术，焊料中所含锡粉含量很少，焊接时能够有效降低短路风险，对超小间距元件表面贴装短路的改善有非常明显的效果，有效保证半导体产品封装，提升行业生产工艺能力。
附图说明
图1为实施例一焊接方法的流程图；
图2为实施例一使用用于超小间距元件焊接的焊料的焊接效果；
图3为对比使用现有锡膏的焊接效果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步解释说明。
实施例一：
一种用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉5份、普通助焊剂95份。
所述锡粉为Sn96.6Ag3Cu0.5、Sn96.5Ag3.5等合金中的一种或几种混合。
所述普通助焊剂按重量份包括树脂10~20份、润湿剂5~10份、触变剂2~10份、溶剂40~70份、乳酸-乙醇酸共聚物10~15份，磷酸单酯3~6份。
单独的元件焊端不能提供足够的焊料，本申请提供的焊料中添加的微量锡粉可以补足焊料。
树脂是从树木的分泌物中提取，属于天然产物无腐蚀性，液态时呈现活性，起到助焊作用。
润湿剂能够降低助焊剂的表面张力，增加焊剂对焊粉和焊盘的亲润性。
触变剂能够赋予助焊剂一定的触变性能，在受力状态下粘度变小，以便于印刷。
溶剂能够溶解助焊剂中的固体成分，使之形成均匀的溶液。
乳酸-乙醇酸共聚物能够除去焊垫上的氧化物和熔融元件焊端的氧化物。
磷酸单酯能够保湿与增加活性。
该用于超小间距元件焊接的焊料的制作方法为：在95重量份的普通助焊剂中添加5重量份的锡粉，搅拌均匀即可。即在普通助焊剂基础上添加微量锡粉，制作方法极其简单。
一种焊接方法，使用上述用于超小间距元件焊接的焊料，如图1所示，包括以下步骤：
S1：使用厚度为20~40um的印刷钢网，在电路板的焊垫上印刷所述用于超小间距元件焊接的焊料。考虑到该焊料回流时扩散大，所以可以降低钢网厚度以减少焊料的用量，使回流时扩散范围变小，因此使用的印刷钢网比一般锡膏印刷钢网薄。
S2：将表面元器件（如电阻、电容、电感等）贴装在指定印刷位置。
S3：采用回流焊工艺，完成元器件与焊垫间的焊接，回流焊最高温度设置在240℃~250℃，相比较一般回流焊的最高温度降低15摄氏度左右。由于焊料中所含锡粉含量少，焊接时所需温度较使用锡膏低15℃，即可以实现元器件与焊垫之间的焊接。
锡粉在回流焊温度下呈熔融状态，锡粉含量越高，锡膏的流动性越好，同等重量的锡膏流动范围越大，在间距较小的情况下，锡粉含量高流动性好的锡膏相互接触容易造成短路。锡粉含量越低，锡膏的流动性越差，就不容易造成短路。锡粉含量过少时会导致焊接不牢或者无法形成焊接。实验证明，锡粉含量在5%~10%时，既不容易短路，又能够保证较好的焊接效果。
高集成度产品有4颗01005元件实际方式head to head且元件超小间距（70um），使用本实例的焊料通过本实施例的焊接方法采用40um厚度的印刷钢网进行实验，实际生产焊接短路降至10ppm以下，焊接效果如图2所示。
对比实验采用现有的6号粉锡膏搭配40um厚度钢板印刷，生产焊接短路超10000ppm，焊接效果如图3所示。
实施例二：
实施例二与实施例一的区别在于，用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉10份、普通助焊剂90份。制作方法为：在90重量份的普通助焊剂中添加10重量份的锡粉，搅拌均匀即可。其他部分与实施例一相同。高集成度产品有4颗01005元件实际方式headto head且元件超小间距（70um），使用本实例的焊料通过本实施例的焊接方法采用40um厚度的印刷钢网进行实验，实际生产焊接短路降至10ppm以下。
实施例三：
实施例三与实施例一的区别在于，用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉7份、普通助焊剂93份。制作方法为：在93重量份的普通助焊剂中添加7重量份的锡粉，搅拌均匀即可。其他部分与实施例一相同。高集成度产品有4颗01005元件实际方式head tohead且元件超小间距（70um），使用本实例的焊料通过本实施例的焊接方法采用40um厚度的印刷钢网进行实验，实际生产焊接短路降至10ppm以下。
实施例四：
实施例四与实施例一的区别在于，用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉8份、普通助焊剂92份。制作方法为：在92重量份的普通助焊剂中添加8重量份的锡粉，搅拌均匀即可。其他部分与实施例一相同。高集成度产品有4颗01005元件实际方式head tohead且元件超小间距（70um），使用本实例的焊料通过本实施例的焊接方法采用20um厚度的印刷钢网进行实验，实际生产焊接短路降至10ppm以下。
实施例五：
实施例四与实施例一的区别在于，用于超小间距元件焊接的焊料，按重量份包括锡粉9份、普通助焊剂91份。制作方法为：在91重量份的普通助焊剂中添加9重量份的锡粉，搅拌均匀即可。其他部分与实施例一相同。高集成度产品有4颗01005元件实际方式head tohead且元件超小间距（70um），使用本实例的焊料通过本实施例的焊接方法采用30um厚度的印刷钢网进行实验，实际生产焊接短路降至10ppm以下。
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