用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂及制备和助焊方法技术

用于电子元件微凸点焊接的助焊剂及制备方法和焊接方法中，以质量百分比计，包括液态环氧树脂70%~90%、有机酸1%~10%、表面活性剂0.5%~2%和固化剂5%~20%；固化剂和液态环氧树脂的比例范围是5:90至20:70。助焊剂特别适用于MiniLED/MicroLED、SIP或3D封装焊接。同时拥有芯片转移时的粘接、芯片加热焊接时的助焊、芯片焊接后的补强功能，且无挥发及其导致的气泡，后续无需再经过清洗和底部填充胶的工艺环节，一举多得；不仅使焊接的精度质量和焊接可靠性大大提升，还简化了生产工艺过程，节省了生产成本，且还更环境友好，无溶剂挥发也无需清洗，减少了挥发和清洗导致的污染。减少了挥发和清洗导致的污染。减少了挥发和清洗导致的污染。

【技术实现步骤摘要】
用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂及制备和助焊方法


[0001]本申请涉及一种微电子与半导体封装材料
，具体涉及一种无溶剂无松香型助焊剂及其制备方法和焊接方法。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的发展，封装芯片尺寸的大幅减小。随着芯片尺寸缩小在原本相同面积大小的基板上芯片的数量以及芯片的引脚呈十倍乃至百倍的增加。相应的封装和焊接材料的特性也需要跟随应用场景的变化做出调整。
[0003]助焊剂是在焊接工艺中能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。助焊剂包括固体助焊剂、液体助焊剂和气体助焊剂。主要作用在于辅助热传导、去除氧化物、降低被焊接材质表面张力、去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积、防止再氧化等几个方面，在这几个方面中比较关键的作用有两个就是：“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”。
[0004]在电子元件的钎焊过程中，助焊剂通常是以松香为主要成分的混合物，是保证焊接过程顺利进行的辅助材料。焊接是电子装配中的主要工艺过程，助焊剂是焊接时使用的辅料，助焊剂的主要作用是清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使金属表面达到必要的清洁度，它防止焊接时表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性能.助焊剂性能的优劣，直接影响到电子产品的质量。
[0005]近几十年来，在电子产品生产锡焊工艺过程中，一般多使用主要由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂组成的松香树脂系助焊剂.这类助焊剂虽然可焊性好，成本低，但焊后残留物高；其残留物含有卤素离子，会逐步引起电气绝缘性能下降和短路等问题，要解决这一问题，必须对电子印制板上的松香树脂系助焊剂残留物进行清洗.这样不但会增加生产成本，而且清洗松香树脂系助焊剂残留的清洗剂主要是氟氯化合物；这种化合物是大气臭氧层的损耗物质，属于禁用和被淘汰之列.仍有不少公司沿用的工艺是属于前述采用松香树脂系助焊剂焊锡再用清洗剂清洗的工艺，效率较低而成本偏高。
[0006]现有技术中，申请号为“CN201510438826.0”，专利技术名称为
“ꢀ
封装倒置LED芯片用的锡基钎焊焊料及其制备方法”中公开了一种锡基钎焊焊料，由于其中含有“低熔点锡基焊粉混合填料70.0%～90.0%”，主要还是用于钎焊中的金属连接的建立，且其中还含有松香这样的组分，需要再用清洗剂进行清洗，综合效率有待提升。
[0007]现有技术中，申请号为“CN202011590000.3”，专利技术名称为
“ꢀ
无卤素水洗助焊剂及无铅无卤素水洗锡膏及其制备方法”的专利申请中，公开的助焊剂适用于普通粒径锡膏，也可制备成T5~T8型号超微锡膏，焊点活性好无锡珠散落，焊后空洞率低，使用窗口期长；活性剂用量少活性强且残留物中不含卤素既不会腐蚀元器件也不会对清洗水造成卤素污染；清洗后水易处理能减轻环境负担。但是其中溶剂含量高，质量百分比计溶剂含量达到“60%
‑
78%”，溶剂的存在一方面是其占据了助焊剂的质量的大头，溶剂在焊接过程中极易挥发不会参与焊接连接强度的建设，且挥发过程中会产生气泡对钎焊焊接的连接可靠性产生不利
影响，挥发后的溶剂对生产装备也会产生腐蚀和污染。
[0008]现有技术中，申请号为“CN202110498889.0”，专利技术名称为
“ꢀ
各向异性导电胶和胶膜及其制备方法”的专利申请中，锡基金属粉末的含量范围相对现有技术更高，在助焊粘结剂中加入了有机酸活性剂，且能非常有效地平衡锡基金属粉末表面氧化膜对形成冶金连接的影响，使冶金连接的效果更好。但其在助焊粘结剂中还是有质量百分比计“溶剂30%
‑
50%”，占据了很大的一部分组合物质量，且会产生溶剂带来的气泡和挥发问题。
[0009]随着半导体和微电子的发展，器件的电连接凸点越来越小，连接封装点越来越小，封装密度越来越高，对助焊剂的要求也越来越高，极小的焊点间距，使得清洗变得更困难，少量的气泡也可能会导致质量问题。
[0010]尤其是，近年来发展迅速的MiniLED，MicroLED技术，即LED微缩化和矩阵化技术，指在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED阵列。需要将LED（发光二极管）背光源进行薄膜化、微小化、阵列化。可以让LED单元小于50微米，仅普通LED的1%。并且与OLED一样，可实现每个图元单独定址和单独驱动发光。它的优势在于既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，又具有自发光无需背光源的特性，体积小、轻薄，还能轻易实现节能的效果。但是，如此小的尺寸，为MiniLED，MicroLED的制造和封装带来了新的技术挑战。MiniLED是指尺寸在100μm量级的LED芯片，尺寸介于小间距LED与MicroLED之间，是小间距LED进一步精细化的结果。其中小间距LED是指相邻灯珠点间距在2.5毫米以下的LED背光源或显示产品。
[0011]与LCD显示技术相比，miniLED、MicroLED的显示方式相对直接、结构更加简单，具备更优良的显示效果，响应速度有着数量级的提升，屏幕可以更轻薄，并且随着功耗的大幅度降低；在保持着出色的显示效果和柔性的同时，拥有更快的响应速度、更高的高温可靠性；可支持更高亮度、高动态范围以及广色域，以实现快速更新率、与更低功耗。
[0012]MiniLED既可作为背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及电竞型笔记本等产品，也可用RGB三色LED芯片实现自发光显示；而MicroLED具备极小间距、高对比度和高刷新率，适用于智能手表、AR、VR等近距离观看的智能穿戴领域。
[0013]从大间距LED逐步过渡到小间距产品，进而进入到P2.5间距以下的小间距和微间距市场，并逐步在室内显示领域获得更为广阔的应用，灯珠间距不断缩小，显示效果持续提升。小间距LED已成为现阶段LED显示增长主力。目前LED小间距显示技术、工艺和产业链配套已较为成熟。成本价格不断下降，已成功打开室内显示的广阔空间，但是小间距LED仍然存在物理上的技术限制，因此更小间距的Mini/MicroLED开始映入大众眼帘。P一般代表像素间距，指的是led显示屏上两个相邻灯珠的中心距离，又称点间距，而P后面的数值主要是指两个像素点之间的距离，我们通常称为点间距。例如p2.5led显示屏的间距就是2.5mm,p3led显示屏间距3mm,p4led显示屏间距4mm，间距密度越低，灯珠分布越密集，显示效果就越清晰。室内LED显示屏包括p1.0、p1.25、p1.37、p1.53、p1.667、p2和p2.5、p3、p4、p5、p6等。室外LED显示屏p3、p4、5、p6、p8、p10等，p2.5代表两个像素之间的间距是2.5mm，这个点间距数值越小，单位像素点越高，显示画面越清晰，但制作的难度，尤其是焊接的要求就越高。
[0014]MiniLED，将传统LED晶粒尺寸缩小到100μm~300μm之间，大大提升背光源数量，配合相应控制，实现区域亮度调节，带来更好的视觉体验。该方案具有节能、轻薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，以质量百分比计，包括液态环氧树脂70%~90%、有机酸1%~10%、表面活性剂0.5%~2%和固化剂5%~20%；固化剂和液态环氧树脂的质量百分比的比例范围是5:90至20:70。2.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述液态环氧树脂，是双酚A型树脂E51、双酚A型树脂E44、NPEL
‑
128、NPEL
‑
128S、双酚A
‑
DER332、双酚A
‑
DER331中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述有机酸，包括己二酸、苯基丁二酸、亚甲基丁二酸、甲基丁二酸、异己二酸、异辛二酸、糠酸、二十四酸、壬二酸中的任一种或多种。4.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述表面活性剂是WE
‑
3220、FS
‑
3100、TL
‑
X60中的任一种或多种。5.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述固化剂包括改性胺类潜伏性固化剂HAA
‑
1021、双氰胺、594环氧固化剂中的任一种或多种。6.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述助焊剂中化学结晶尺寸小于或等于10微米。7.根据权利要求1所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，以质量百分比计，还包括0~5%的触变剂。8.根据权利要求7所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂，其特征在于，所述触变剂，包括改性聚酰胺蜡粉、触变剂R、SUPER触变剂、触变剂K630、改性氢化蓖麻油中的任意一种或多种。9.一种用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至6中任意一项所述的用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂；包括以下步骤，步骤A1：在70摄氏度~90摄氏度范围内，依次将液态环氧树脂、有机酸加入容器搅拌30分钟~60分钟，至均匀液体状，无肉眼可见颗粒及液体分层；步骤A2：将步骤A1得到的均匀液体，冷却至30摄氏度；步骤A3：在步骤A2获得的30摄氏度的均匀液体中，同时加入固化剂和表面活性剂，搅拌10分钟~30分钟；或步骤A3替换为步骤B3和步骤B4；步骤B3：在步骤A2获得的30摄氏度的均匀液体中，加入表面活性剂，搅拌10分钟~30分钟；步骤B4：在步骤B3的基础上，再加入固化剂搅拌10分钟~30分钟。10.一种用于微凸点焊接的无溶剂无松香助焊剂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思远，刘硕，罗树全，徐朴，
申请(专利权)人：深圳市福英达工业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：