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企业研究开发项目立项书
项目名称：半导体用高温印刷锡膏研发 部 门：研发部 时 间：2015年4月
一、立项依据 ㈠ 国内外现状、水平和发展趋势 近年来，计算机、通信设备、仪器仪表、家用电器向小型化、高性能、多用途发展。表面组装技术的发展正是源于微型电子元件及高精密度精细电子集成芯片的出现。表面组装技术的焊接方法及所需的焊接材料也发生变化，所用原材料焊锡膏在表面组装技术行业中的应用也越来越广泛，日益受到电子制造业的重视。 焊锡膏是电子印制电路板回流焊接中所使用的焊接材料，由焊料粉和助焊膏混合搅拌而成的。助焊膏是一种膏状焊接组合物，通常包含树脂、触变剂、溶剂、活化剂、缓蚀剂及其他助剂。助焊膏的主要作用有三个方面：一是去除被焊母材和焊料表面的氧化物，确保焊接的正常进行；二是阻止焊接过程中被焊母材和焊料在高温下的氧化；三是降低液态焊料的表面张力，提高润湿性。 目前，焊锡膏现广泛应用于高精密电子元件中，高温工作的半导体功率器件、LED封装、高密度集成电路封装以及一些精密集成电路的组装，需要采用第二次甚至第三次回流焊接工艺都是采用高含铅量的锡膏进行焊接，主要包括92.5Pb/5Sn/2.5Ag、95.5Pb/2Sn/2.5Ag、Sn10/Pb88/Ag2、Sn5/Pb95、Sn5/Pb85/Sb10等合金。例如，CN102785039A(公开日为2012年11月21日)公开了一种焊锡膏， 它由以下质量百分含量的原料组成100％：焊锡粉87％～91％，助焊剂 9％～13％；其中，二元锡基合金粉为锡铅合金粉、锡银合金粉或锡铋合金粉，该助焊剂由以下质量百分含量的原料组成100％：松香25％～55％；触变剂3％～15％；活性剂3％～15％；其制备方法包括下述步骤：先将松香、溶剂和触变剂加入同一容器中，加热升温到130℃～150℃，并搅拌至完全熔化；将上述体系降温到110℃～130℃，然后加入活性剂，并搅拌至完全熔化，冷却即得助焊剂；按比例称取焊锡粉并倒入真空搅拌机中，充氮气低速搅拌5～7分钟；按比例称取助焊剂，倒入上述真空搅拌机中，低速搅拌5～7分钟，再充氮气中速搅拌30～40分钟，使锡粉与助焊剂充分混合均匀，再抽真空中速搅拌5～7分钟，最后获得焊锡膏。虽然上述现有技术公开了一些焊锡膏，但这些合金组成的焊锡膏仍存在一定的缺陷，如热膨胀系数高，对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差，焊接强度低，空洞率高，制备麻烦等问题。另外，现有的焊锡膏也不适用于陶瓷对陶瓷和陶瓷对金属的焊接。 综上所述，目前焊锡膏普遍存在的问题，如载体的流变性差、膏体发干，活化点与焊接温度不匹配、焊后残留较大等技术问题，这些问题的存在无法满足电子产品小型化、多功能化、高集成化、无害化等各方面性能的要求。随着电子信息的不断进步和发展，半导体的印刷封装生产也快速的进步，上述的印刷锡膏的不足直接影响半导体印刷封装的质量，无法满足和适应可观环境的需要，所以可以预测，未来半导体印刷锡膏将会逐步的发展和提升，满足快速、高效的要求。 ㈡ 项目研究开发目的和意义 由于目前的焊锡膏产品在半导体印刷过程中存在一定的缺陷，如热膨胀系数高，对镀金、镀银、镀镍器件润湿性差，焊接强度低，空洞率高，制备麻烦等问题。同时，现不适用于陶瓷对陶瓷和陶瓷对金属的焊接等客观存在的实际情况，通过企业结合实际情况和对未来发展趋势的科学预测，进行本项目的研发。 本项目研发的目的是提供一种半导体用高温印刷锡膏，满足半导体焊接和印刷的的需求，克服现有技术存在的热膨胀系数高、对镀金、镀银、 镀镍器件润湿性差、焊接强度低、空洞率高的技术问题。本项目的研发对行业的发展有积极的影响，促进企业技术和产品的生产，适应市场的需要，并且提升我们产品在市场上的竞争力，获得更多的市场关注，提升企业技术水平，并且本项目产品实现行业技术的进步，推动行业进步，对企业和行业均有积极的意义。 ㈢ 项目达到的技术水平及市场前景 助焊剂是特种高分子单体触变凝胶与有机化学体结合的复合体系，它增加焊点的强度，延长了使用寿命，解决了焊膏发干，流变性能差，残留物少等一系列问题；该助焊剂使得本发明的焊锡膏在未被使用时，具有一定的粘稠度，以形成稳定的混合体；在印刷过程中，产品的高触变性能使得粘度大幅度降低，从而达到良好的滚动，并顺利地通过模板狭缝使焊锡膏印制在基板上，保证印刷的速度和质量；在印刷后，具有良好的抗流变性，以防止坍塌和产生桥连。此外，本项目的研发成果，无铅无卤素，符合环保的要求。 基于上述优点，该项目研发的半导体高温印刷锡膏产品可用于半导体和IC等电子元件内部封装焊接的高铅高温焊锡膏，并且该项目的研发适应目前环境保护政策，工业发展政策和产品要求，具有广阔的市场前景。 二、研究开发内容和目标 ㈠ 项目主要内容及关键技术 本项目研发的半导体用高温印刷锡膏。主要是将超细的铅银铟合金粉体加入助焊膏中，调和成均匀的半导体固晶的焊锡膏，制备过程简单。该项目所提供的半导体用高温印刷焊锡膏，具有极低的热膨胀系数，储存性能优良， 对被焊接层的润湿性好，气孔率极低，同时具有优异的焊接强度，可以满足多次回流的需要，而且更能极大改善陶瓷对陶瓷、陶瓷对金属的焊接，尤其适用于半导体功率器件、LED 封装、高密度集成电路封装以及一些精密集成电路的组装等领域。 ㈡ 技术创新点（国家有关部门、全国（世界）性行业协会等具备相应资质的机构若颁布相关技术参数或标准，应提供。） 本项目产品的创新点主要体现在以下几个方面： 1、本项目通过利用结合构造或金属化的改进，通过变形暖和功能和高温可靠性、热疲劳寿命方面提升，保证高温印刷的稳定性； 2、将超细的铅银铟合金粉体加入助焊膏中，真空调和成均匀的半导体焊锡膏，过程简单具有极低的热膨胀系数，储存性能优良，对被焊接层的润湿性好，气孔率低，同时具有优异的焊接强度； 3、助焊膏采用多节分散搅拌，并在低温环境下保存，制作简单，效率高； 4、通过高分子单体触变凝胶与有机化合体结合的多变触变复合体系，增加焊点的强度，增长使用寿命。 ㈢ 主要技术指标或经济指标 1、焊锡膏的成份： 质量百分比为15～20％的助焊剂、质量百分比80～85％的SnAgCu系列焊锡粉； 2、助焊膏成分： 32～39％的松香 6～14％的活性剂 35～45％的有机溶剂 9～18％的触变剂； 3、溶剂：新戊二醇、四氢糠醇、乙二醇苯醚、三丙二醇丁醚，丁基卡比醇、丁基溶纤维、二乙二醇单己醚、二甘醇单己醚乙酸酯中德一种或几种； 4、松香树脂：液体松香、全氢化松香、聚合松香和改性松香中的一种或几种； 5、触变剂：氢化蓖麻油、聚酰胺蜡改性氢化蓖麻油和乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种； 6、焊锡粉粒径：20μm～38μm。 三、研究开发方法及技术路线 本项目主要研究一种半导体高温印刷锡膏产品，此类产品能够满足半导体印刷过程中提升焊接效率，降低焊锡残留，满足产品在外观使用上的要求。 项目研究的主要方式： 1、市场产品调查，对市场使用的产品在特性、功能等方面有点和缺点进行研究和调查，收集市场数据，分析确定市场需要和项目实施的可行性； 2、按照公司流程和要求，将项目情况和调查分析情况向公司报备，由公司进行研讨审批； 3、制定项目研究的方案，对各个部分的产品进行分析，研究各个部分的结构和组成，将性能最大化； 5、制备相应结构的焊锡膏，对焊锡膏进行配方进行研究和确定，以及助焊剂方面的成分进行设计和研发； 6、进行试制产品并进行测试，重点是针对焊锡膏的使用残留情况测试，并且针对焊锡助剂的性能情况进行分析，并对配方的情况进行微调及完善； 7、项目总结，对项目研究过程进行总结，编写产品说明。 技术路线： 本项目通过对传统的焊锡膏产品使用过程产生的影响和存在的不足情况进行分析，研发一种半导体用高温印刷锡膏，该项目具体的研发相关技术的主要路线有： 1、助焊膏的配制 按重量百分比称取以下组分：聚合松香树脂 35％、丙二酸 6％、氢化蓖麻油4.5％、甲胺1.5％、 2-己基癸酸季戊四醇酯3.5％、抗氧剂BHT1. 5％、有机硅烷偶联剂 KH-5502％、余量的二乙二醇辛醚，然后将上述组分混合均匀，加热至完全溶解后自然冷却到室温，再将该组合物在 5℃环境下冷藏制得助焊膏； 2、焊锡膏的制备 选择重量百分比例为Pb：In：Ag＝92.5：5：2.5、粒径为29μm、球形率为 98％的PbInAg球形金属合金粉，按照PbInAg球形金属合金粉和助焊膏的重量百分比87:13，将二者置于分散机内搅拌均匀，使得PbInAg球形金属合金粉均匀分布于助焊膏其中，分装，在4℃环境下保存。 四、现有研究开发基础 公司介绍（公司信息、规模、主营产品，公司运营情况、研发管理部门建设，研发水平和能力，获得的相关荣誉） 五、研究开发项目组人员名单 项目的主要研发成员有： 组长： 成员：
六、计划工作进度
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