焊膏的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方案涉及焊膏，其包含熔劑和與熔劑混合的粉末，所述粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末。第一粉末包含錫(Sn)和溶于錫(Sn)中的至少一種金屬，并且第二粉末包含其表面涂覆有銀(Ag)的銅(Cu)粉。
【專利說明】 焊膏
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年5月10日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2013-0053047號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其如同在本文中全部列出一樣通過引用整體并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]實(shí)施方案涉及作為焊粉(solder powder)和焊接用熔劑(flux)的混合物的焊膏。

【背景技術(shù)】
[0004]考慮到精細(xì)的接合部,將回流焊(reflow soldering)用于電子元件的內(nèi)部接合。用于回流焊的焊膏是焊粉和焊接用熔劑的混合物。
[0005]為了防止環(huán)境污染，將無鉛焊料(稱為“無Pb焊料”)廣泛用于電子元件的內(nèi)部接合。無Pb焊料是指不包含Pb并且使Sn、Ag、Sb、Cu、Zn、B1、N1、Cr、Fe、P、Ge、Ga等的兩種或更多種元素與彼此組合的焊粉。
[0006]此外,其中Sn、Ag和Cu彼此混合的Sn-Ag基合金已被廣泛用作無Pb焊料。因?yàn)樵谑褂肧n-Ag基合金時(shí)焊接溫度為約240°C至250°C，所以無Pb焊料需要至少250°C的高固相線溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]實(shí)施方案提供了可以增強(qiáng)可濕性并且限制空隙產(chǎn)生的焊膏。
[0008]在一個(gè)實(shí)施方案中，焊膏包含熔劑和與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末，所述第一粉末包含錫和溶于錫中的至少一種金屬，并且所述第二粉末包含其表面涂覆有銀的銅粉。
[0009]所述至少一種金屬可包括銅和銀。
[0010]第一粉末可包含錫、銀和銅的合金。
[0011]第二粉末的重量可以為混合粉末重量的5%至40%。
[0012]第二粉末中所含銀涂層的重量可以為第二粉末中所含銅粉重量的10%至50%。
[0013]第二粉末中所含銅粉的直徑可以為2 μ m至25 μ m。
[0014]第二粉末中所含銀涂層的厚度可以為I μ m或更小。
[0015]所述至少一種金屬可包括銀(Ag)、銅(Cu)、銻(Sb)、鉍(Bi)、銦(In)和鋅(Zn)中的至少一種。
[0016]第一粉末中所含錫與銀與銅的重量百分比之比可以為96.5:3:0.5。
[0017]第一粉末可通過使錫、銀和銅的合金塊破碎來形成。
[0018]第二粉末的氧化起始溫度可以為219°C或更高。
[0019]第二粉末的氧化起始溫度可高于240°C至250°C的范圍。
[0020]熔劑可以為液相、具有延展性的固體、或者固體。
[0021 ] 熔劑可包含松香、稀釋劑和活化劑。
[0022]活化劑可以以基于熔劑總重量30%至70%的量存在。
[0023]熔劑還可包含膠凝劑(gelant)，并且膠凝劑可以以基于熔劑總重量0.1%至10%的量存在。
[0024]活化劑還可包含鹵代化合物。
[0025]銅粉的直徑可以為4μπι至7μπι。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施方案中，焊膏包含熔劑和與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末，其中所述第一粉末包含錫和溶于錫中的至少一種金屬，并且所述第二粉末包含銅粉和涂覆在銅粉表面上的隔離涂膜，并且其中所述隔離涂膜的熔化溫度等于或高于錫的熔化溫度。
[0027]隔離涂膜可以是銀涂膜。
[0028]第二粉末的氧化起始溫度可高于第一粉末的低共熔點(diǎn)(eutectic point)。
[0029]在又一個(gè)實(shí)施方案中，焊膏包含熔劑和與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末，其中所述第一粉末包含錫、銀和銅，其中所述第二粉末包含銅粉和銅粉整個(gè)表面上的銀涂膜，其中所述第二粉末的重量為混合粉末重量的5%至40%，并且其中第二粉末中所含銀涂膜的重量為第二粉末中所含銅粉重量的10%至50%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]可參照以下附圖詳細(xì)地描述布置和實(shí)施方案，其中相同的附圖標(biāo)記指相同的元件，并且其中:
[0031]圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的焊膏的概念圖；
[0032]圖2示出了圖1所示第一粉末的放大圖；
[0033]圖3示出了圖1所示第二粉末的放大圖；
[0034]圖4示出了銅與錫反應(yīng)的活化能和銀與錫反應(yīng)的活化能；
[0035]圖5示出了第一粉末的錫和第二粉末的銅的第一相圖；
[0036]圖6示出了第一粉末的錫和第二粉末的銀的第二相圖；
[0037]圖7A示出了根據(jù)第一個(gè)實(shí)施方案的第二粉末的熱流量根據(jù)溫度的變化；
[0038]圖7B示出了圖7A所示第二粉末的重量根據(jù)溫度的變化；
[0039]圖8A示出了根據(jù)第二個(gè)實(shí)施方案的第二粉末的熱流量根據(jù)溫度的變化；
[0040]圖SB示出了圖8A所示第二粉末的重量根據(jù)溫度的變化；
[0041]圖9A示出了根據(jù)第三個(gè)實(shí)施方案的第二粉末的熱流量根據(jù)溫度的變化；
[0042]圖9B示出了圖9A所示第二粉末的重量根據(jù)溫度的變化；
[0043]圖1OA示出了根據(jù)第四個(gè)實(shí)施方案的第二粉末的熱流量根據(jù)溫度的變化；
[0044]圖1OB示出了圖1OA所示第二粉末的重量根據(jù)溫度的變化；
[0045]圖1lA示出了根據(jù)第五個(gè)實(shí)施方案的第二粉末的熱流量根據(jù)溫度的變化；
[0046]圖1lB示出了圖1lA所示第二粉末的重量根據(jù)溫度的變化；
[0047]圖12A示出了使用一般焊膏的焊層；
[0048]圖12B示出了使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏的焊層；以及
[0049]圖13示出了使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏的包括接合部的發(fā)光器件封裝件的截面圖。
具體實(shí)施方案
[0050]下文中，將參照附圖通過以下描述清楚地揭示實(shí)施方案。在實(shí)施方案的描述中，應(yīng)理解，當(dāng)每個(gè)層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另一層(膜)、區(qū)域、襯墊或圖案“上”或“下”時(shí)，所述層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)可直接在所述層(膜)、區(qū)域、襯墊或圖案上/下，并且也可以存在一個(gè)或更多個(gè)插入元件。當(dāng)元件被稱為“在……上”或“在……下”時(shí)，基于元件可包括“在元件下”以及“在元件上”。另外，還應(yīng)理解，可相對(duì)于附圖描述在每個(gè)層“上/上方”或“下/下方”。
[0051]在附圖中，為了清楚和方便起見，尺寸可被放大、省略或示意性說明。另外，每個(gè)構(gòu)成元件的尺寸不完全反映實(shí)際尺寸。另外，在整個(gè)附圖的描述中，相同的附圖標(biāo)記指示相同或同樣的組件。下文中，將參照附圖描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的焊膏。
[0052]圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的焊膏100的概念圖，圖2示出了圖1所示第一粉末10的放大圖，并且圖3示出了圖1所示第二粉末20的放大圖。
[0053]參照?qǐng)D1至圖3，焊膏100可包含混合粉末5和熔劑30，并且可采取混合粉末5和熔劑30的混合物的形式。
[0054]混合粉末5可以是焊粉，并且可以是第一粉末10和第二粉末20的混合物。
[0055]熔劑30用來在回流焊期間防止基底金屬(例如，襯底，參見圖12A和12B中的105)或與基底金屬相接觸的組件(參見圖12A和12B中的210)的表面處的氧化，從而增強(qiáng)焊接期間基底金屬與組件之間的粘附性。
[0056]熔劑30可以是液相、具有延展性的固體、或者固體。熔劑30可包含松香、稀釋劑、活化劑等。稀釋劑具有揮發(fā)性并因此蒸發(fā)。松香和活化劑留下成為固體殘余物。
[0057]松香可用作微酸性活化劑，并且可添加其以防止金屬氧化。松香可以是選自歧化松香、氫化松香、脫氫松香和肖_改性松香的一種或更多種材料。
[0058]活化劑可用來分解或移除可存在于待焊接襯底部分上的氧化膜(例如，PCB襯底上氧化的銅或焊料氧化物)。
[0059]熔劑30還可選擇性地包含在加熱時(shí)排放鹵化氫的鹵代化合物。
[0060]例如，鹵代化合物可選自反式-2，3- 二溴-2- 丁烯-1，4- 二醇、中_2，3_ 二溴琥珀酸酯(meso-2, 3-dibromosuccinate)、三-(2，3-二溴丙基)異氰脲酸酯及其組合。
[0061]熔劑30可通過使活化劑、膠凝劑、樹脂等分散在溶劑中來形成。本文中，所用術(shù)語“樹脂”可包括天然樹脂，例如松香、化學(xué)改性松香和合成樹脂。松香可以是從天然來源如松樹樹液中獲得的天然材料，并且可包含松香酸的異構(gòu)體。
[0062]熔劑30可包含以基于組成總重量30 %至70 %的量，更特別地以40 %至60 %的量存在的活化劑。
[0063]另外，熔劑30可包含以基于組成總重量0.1%至10%的量，更特別地以0.4%至
I%的量存在的膠凝劑。
[0064]熔劑30的流變性可取決于熔劑30中存在的膠凝劑的水平，并且熔劑30可具有牛頓流變性。
[0065]第一粉末10可包含錫(Sn)作為主要組分并且可以是Sn和溶于Sn中的金屬的合金。在這種情況下，溶于Sn中的金屬可包括銀(Ag)、銅(Cu)、銻(Sb)、鉍(Bi)、銦(In)和鋅(Zn)中的至少一種。
[0066]例如，第一粉末10可由錫(Sn)、銀(Ag)和銅(Cu)構(gòu)成，并且可通過將Sn、Ag和Cu的合金塊轉(zhuǎn)化成粉末形式獲得。
[0067]例如，第一粉末10中Sn與Ag與Cu的重量百分比之比可以為96.5:3:0.5，但不限于此。
[0068]第二粉末20可以是其中Ag被涂覆在溶于Sn中的金屬表面上的粉末。例如，第二粉末20可以是其表面涂覆有Ag的Cu粉。Ag可涂覆在Cu粉22的整個(gè)表面或者Cu粉22的整個(gè)周面(circumferential surface)上。
[0069]第二粉末20可通過在Cu粉22表面上形成Ag涂膜24獲得。例如，Ag涂膜24可使用電鍍、在水溶液中沉淀等形成。
[0070]在回流焊期間，Ag涂膜24可充當(dāng)阻擋物以防止Sn擴(kuò)散至Cu粉22的表面。
[0071]可如下實(shí)施回流焊工藝。
[0072]在將焊膏10施用至待焊接位置之后，將所施用焊膏100加熱至240°C至250°C的溫度。
[0073]因?yàn)镾n的熔點(diǎn)低于Ag的熔點(diǎn)和Cu的熔點(diǎn)，所以第一粉末10中所含Sn可熔化，并且熔化的Sn可通過與第一粉末10中所含Ag和Cu反應(yīng)形成金屬間化合物。
[0074]例如，熔化的Sn可通過與第一粉末10中所含Ag反應(yīng)形成Ag3Sn，并且熔化的Sn可通過與第一粉末10中所含Cu反應(yīng)形成Cu3Sn、Cu6Sn5等。
[0075]但是，熔化的Sn不能直接與第二粉末20的Cu粉22反應(yīng)。也就是說，熔化的Sn由于Ag涂膜24而不能直接與Cu粉22反應(yīng)，并且可通過與Ag涂膜24反應(yīng)形成金屬間化合物(例如，Ag3Sn)。熔化的Sn與Cu22的反應(yīng)僅在通過上述反應(yīng)移除Ag涂膜24使得Cu22從Ag涂膜24中暴露出來之后發(fā)生，從而形成金屬間化合物。
[0076]如上所述，Ag涂膜24可用來限制或延遲第一粉末10的熔化的Sn與第二粉末20的Cu22之間的反應(yīng)。
[0077]圖4示出了 Cu與Sn反應(yīng)的活化能以及Ag與Sn反應(yīng)的活化能。
[0078]參照?qǐng)D4，應(yīng)理解，Cu與Sn反應(yīng)的第一活化能為28kJ/mol并且Ag與Sn反應(yīng)的第二活化能為52.6kJ/mol。也就是說，由于第二活化能是第一活化能的約兩倍，所以Ag至Sn的擴(kuò)散或者Ag與Sn的反應(yīng)可比Cu至Sn的擴(kuò)散或者Cu與Sn的反應(yīng)進(jìn)行得慢。
[0079]因此，在實(shí)施方案中，在Cu粉22表面上形成的Ag涂膜24限制了回流焊期間Sn至Cu粉22的擴(kuò)散，其可為Sn待焊接位置提供足夠的潤(rùn)濕時(shí)間，導(dǎo)致了增強(qiáng)的可濕性。
[0080]另外，由于熔化的Sn與Cu粉22的這種緩慢反應(yīng)，所以可通過反應(yīng)物料實(shí)現(xiàn)獲得除去第一粉末10與第二粉末20之間的空隙足夠的時(shí)間。因此，實(shí)施方案可限制焊接之后產(chǎn)生的焊層中的空隙產(chǎn)生。
[0081]圖5示出了第一粉末10的Sn和第二粉末20的Cu22的第一相圖，并且圖6示出了第一粉末10的Sn和第二粉末20的Ag24的第二相圖。
[0082]參照?qǐng)D5和圖6，應(yīng)理解，在200°C至300°C的溫度下，隨著重量百分比)增加，第二相圖所繪Ag的液相線梯度比第一相圖所繪Cu的液相線梯度增加得更緩慢。
[0083]參照如圖5和圖6示例性示出的第一相圖和第二相圖，在實(shí)施方案中，可調(diào)整Cu粉22的直徑Dl和Ag涂膜24的厚度D2以增強(qiáng)可濕性并且限制焊層中的空隙產(chǎn)生。
[0084]第二粉末20的重量可以為混合粉末5總重量的5%至40%。當(dāng)?shù)诙勰?0的重量低于5%時(shí),不能實(shí)現(xiàn)重熔預(yù)防(remelting prevent1n)。當(dāng)?shù)诙勰?0的重量超過40%時(shí)，第二粉末20與第一粉末10的反應(yīng)量過度增加，這可使得難以實(shí)現(xiàn)充足的可濕性，從而在焊層中產(chǎn)生大量空隙。
[0085]Ag涂膜24的重量可以為Cu粉22重量的10%至50%。
[0086]當(dāng)Ag涂膜24的重量低于10%時(shí)，第二粉末20開始氧化的溫度(下文中稱為“氧化起始溫度”)可低于第一粉末10的低共熔點(diǎn)(例如，約213°C )。當(dāng)Ag涂膜24的重量超過50%時(shí)，焊膏100的價(jià)格提高并因此經(jīng)濟(jì)效率低下。
[0087]Cu粉22的直徑Dl可以為2 μ m至25 μ m，更特別地為4 μ m至7 μ m。
[0088]當(dāng)Cu粉22的直徑Dl低于2 μ m時(shí)，大的比表面積可造成與第一粉末10的Sn進(jìn)行的反應(yīng)過分快速地進(jìn)行，導(dǎo)致不良的可濕性。
[0089]另一方面，當(dāng)Cu粉22的直徑Dl超過25 μ m時(shí)，與熔化的Sn進(jìn)行的緩慢反應(yīng)可使所添加Cu的量增加，從而使焊層的強(qiáng)度退化。另外，焊層強(qiáng)度的惡化可在以下過程中導(dǎo)致焊層的重熔。
[0090]Ag涂膜24的厚度D2可以為Ιμπι或更小，但不限于此。雖然在另一個(gè)實(shí)施方案中Ag涂膜24的厚度D2可超過I μ m，但是Ag涂膜24的過厚的厚度D2可使焊膏100的價(jià)格增加。因?yàn)楫?dāng)?shù)诙勰?0的氧化起始溫度低于第一粉末10的低共熔點(diǎn)時(shí)在焊層中產(chǎn)生了大量空隙，所以必須確定第二粉末20的重量、Cu粉22的直徑Dl以及Ag涂膜24的厚度D2，使得第二粉末20的氧化起始溫度高于第一粉末10的低共熔點(diǎn)。
[0091]圖7A示出了根據(jù)第一實(shí)施方案的第二粉末20的熱流量根據(jù)溫度的變化，并且圖7B示出了圖7A所示第二粉末20的重量根據(jù)溫度的變化。
[0092]圖7A和圖7B示出了其中Cu粉22的直徑Dl為4 μ m，第二粉末20的重量為混合粉末5重量的10%，并且Ag涂膜24的厚度D2為0.1 μ m的情況。
[0093]參照?qǐng)D7A，鑒于第二粉末20的熱流量由約221°C快速增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約221°C。
[0094]參照?qǐng)D7B，鑒于第二粉末20的重量由約219°C開始增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約219°C。
[0095]鑒于圖7A和圖7B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)理解，根據(jù)第一實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20的氧化起始溫度至少高于第一粉末10的低共熔點(diǎn)(例如，約213°C )。
[0096]因?yàn)榈诙勰?0的氧化起始溫度至少高于第一粉末10的低共熔點(diǎn)，所以在回流焊期間第一粉末10的Sn可以以液相存在。液相Sn防止了回流焊期間第一粉末10與氧的反應(yīng)，因此根據(jù)第一實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20在回流焊期間沒有被充分氧化。
[0097]圖8A示出了根據(jù)第二實(shí)施方案的第二粉末20的熱流量根據(jù)溫度的變化，并且圖SB示出了圖8A所示第二粉末20的重量根據(jù)溫度的變化。
[0098]圖8A和圖8B示出了其中Cu粉22的直徑Dl為4 μ m，第二粉末20的重量為混合粉末5重量的15%，并且Ag涂膜24的厚度D2為0.2 μ m的情況。
[0099]參照?qǐng)D8A，鑒于第二粉末20的熱流量由約259.62°C快速增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約259.620C
[0100]參照?qǐng)D8B，鑒于第二粉末20的重量由約258.70°C開始增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約258.70°C。
[0101]鑒于圖8A和圖8B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)理解，根據(jù)第二實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20的氧化起始溫度高于回流焊溫度(例如，240°C至250°C )，因此在回流焊溫度(例如，240°C至250°C )下不發(fā)生第二粉末20的氧化。
[0102]圖9A示出了根據(jù)第三實(shí)施方案的第二粉末20的熱流量根據(jù)溫度的變化，并且圖9B示出了圖9A所示第二粉末20的重量根據(jù)溫度的變化。
[0103]圖9A和圖9B示出了其中Cu粉22的直徑Dl為7 μ m，第二粉末20的重量為混合粉末5重量的12%，并且Ag涂膜24的厚度D2為0.2 μ m的情況。
[0104]參照?qǐng)D9A，鑒于第二粉末20的熱流量由約273.17°C快速增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約273.17°C。
[0105]參照?qǐng)D9B，鑒于第二粉末20的重量由約260.72°C開始增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約260.72°C。
[0106]鑒于圖9A和圖9B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)理解，根據(jù)第三實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20的氧化起始溫度高于回流焊溫度(例如，240°C至250°C )，因此在回流焊溫度(例如，240°C至250°C )下不發(fā)生第二粉末20的氧化。
[0107]圖1OA示出了根據(jù)第四實(shí)施方案的第二粉末20的熱流量根據(jù)溫度的變化，并且圖1OB示出了圖1OA所示第二粉末20的重量根據(jù)溫度的變化。
[0108]圖1OA和圖1OB示出了其中Cu粉22的直徑Dl為7μπι，第二粉末20的重量為混合粉末5重量的20%，并且Ag涂膜24的厚度D2為0.4 μ m的情況。
[0109]參照?qǐng)D10A，在350°C或更小的溫度下觀察不到第二粉末20熱流量的快速增加。
[0110]參照?qǐng)D10B，鑒于第二粉末20的重量由約286.24°C開始增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約286.24°C。
[0111]鑒于圖1OA和圖1OB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)理解，根據(jù)第四實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20的氧化起始溫度高于回流焊溫度(例如，240°C至250°C )，因此在回流焊溫度(例如，240°C至250°C )下不發(fā)生第二粉末20的氧化。
[0112]圖1lA示出了根據(jù)第五實(shí)施方案的第二粉末20的熱流量根據(jù)溫度的變化，并且圖1lB示出了圖1lA所示第二粉末20的重量根據(jù)溫度的變化。
[0113]圖1IA和圖1IB示出了其中Cu粉22的直徑Dl為7μπι，第二粉末20的重量為混合粉末5重量的30%，并且Ag涂膜24的厚度D2為0.6 μ m的情況。
[0114]參照?qǐng)D11A，在350°C或更小的溫度下觀察不到第二粉末20熱流量的快速增加。
[0115]參照?qǐng)D11B，鑒于第二粉末20的重量由約299.88°C開始增加，所以第二粉末20的氧化起始溫度可估計(jì)為約299.88°C。
[0116]鑒于圖1lA和圖1lB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)理解，根據(jù)第五實(shí)施方案的焊膏100的第二粉末20的氧化起始溫度至少高于回流焊溫度(例如，240°C至250°C )，因此在回流焊溫度(例如，240°C至250°C )下不發(fā)生第二粉末20的氧化。
[0117]為了增強(qiáng)焊料的可濕性，可形成隔離涂膜用來防止第一粉末10的Sn擴(kuò)散至第二粉末20的Cu粉22表面上的金屬必須溶于Sn，其需要熔化溫度等于或高于Sn的熔化溫度，并且在溶于Sn中時(shí)不允許惡化可焊性。
[0118]滿足上述條件的涂膜可如實(shí)施方案中的由Ag形成，并且鎳(Ni)也可滿足上述條件。但是，Ni在低于第一粉末10的低共熔點(diǎn)(例如，約213°C)的溫度下被充分氧化，所以焊接之后可在焊層中產(chǎn)生大量空隙。
[0119]也就是說，由于Ni在等于或小于第一粉末10的低共熔點(diǎn)(例如，約213°C)的溫度下已經(jīng)被氧化，所以第二粉末20的Ni涂膜在回流焊期間已經(jīng)被氧化，因此焊接之后可在焊層中產(chǎn)生大量空隙。
[0120]因此，當(dāng)使用由Ni形成的隔離涂膜時(shí)，在焊層中產(chǎn)生的大量空隙可使焊層的電阻增加并惡化熱輻射，因此回流焊可需要在氮環(huán)境下進(jìn)行以防止氧化。
[0121]但是，在實(shí)施方案中，隔離涂膜可由氧化敏感性比Ni小的Ag形成。另外，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)施方案中，通過調(diào)節(jié)第二粉末20的重量和Ag涂膜24的厚度，第二粉末20的氧化起始溫度可變?yōu)榧s219°C或更高，這至少高于第一粉末10的低共熔點(diǎn)(例如，約213。。)。
[0122]如上所述，因?yàn)樵诨亓骱笢囟?約240°C至250°C )下不發(fā)生第二粉末20的大量氧化，所以實(shí)施方案可限制焊層中空隙的產(chǎn)生并且防止由空隙造成的電阻增加和熱輻射效率惡化。
[0123]另外，因?yàn)樵诨亓骱钙陂g不發(fā)生第二粉末20的大量氧化，所以實(shí)施方案在回流焊期間可不受氮環(huán)境和氧密度影響。
[0124]圖12A示出了使用一般焊膏的焊層110，并且圖12B示出了使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏的焊層120。
[0125]應(yīng)理解，接合如圖12A示例性示出的基底金屬105和組件210的焊層110具有大量空隙，而在如圖12B示例性示出的基底金屬105與組件210之間的焊層120具有良好的可濕性，從而確保在其側(cè)邊光滑地形成圓角(fillet) 220并且產(chǎn)生較少的空隙。
[0126]圖13示出了使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏的包括接合部360的發(fā)光器件封裝件300的截面圖。
[0127]參照?qǐng)D13，發(fā)光器件封裝件300可包括副安裝座(sub-mount) 301、發(fā)光器件302和接合部303。
[0128]副安裝座301支承發(fā)光器件302，并且發(fā)光器件302安裝在副安裝座301上。
[0129]副安裝座301可采取例如封裝件體或印刷線路板的形式，并且可具有多種其他形狀以使得發(fā)光器件302能夠倒裝接合。
[0130]副安裝座301可包括第一導(dǎo)電層382和第二導(dǎo)電層384，其與發(fā)光器件302接合。第一導(dǎo)電層382和第二導(dǎo)電層384可彼此間隔開以與彼此電氣絕緣。
[0131]發(fā)光器件302被設(shè)置在副安裝座301上，并且通過接合部303與副安裝座301電氣連接。
[0132]發(fā)光器件302包括襯底310、發(fā)光結(jié)構(gòu)體320、導(dǎo)電層330、第一電極342、第二電極344和絕緣層350。發(fā)光器件302可設(shè)置在副安裝座301上使得第一電極342和第二電極344朝向副安裝座301。
[0133]發(fā)光結(jié)構(gòu)體320位于襯底310的一個(gè)表面上。
[0134]襯底310可以是光傳播襯底，例如藍(lán)寶石襯底、硅(silicone，Si)襯底、氧化鋅(ZnO)襯底和氮化物半導(dǎo)體襯底中的任意一種；或者可以是GaN、InGaN, AlGaN, AlInGaN,SiC、GaP, InP, Ga2O3和GaAs中的至少一種堆疊在其上的模板襯底。
[0135]發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可包括多個(gè)第II1-V族化合物半導(dǎo)體層。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326以及第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326之間的有源層324。
[0136]發(fā)光結(jié)構(gòu)體320的側(cè)面可通過絕緣蝕刻傾斜，用于在每個(gè)單元芯片的基礎(chǔ)上進(jìn)行分割。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)體320的側(cè)面從襯底310的表面開始具有傾斜。
[0137]第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322可由第II1-V族化合物半導(dǎo)體形成并且可摻雜有第一導(dǎo)電摻雜劑。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322可由組成式為InxAlyGanyN(O ^ x ^ I, O ^ y ^ I, O ^ x+y(I)的半導(dǎo)體材料形成，并且例如可選自AlGaN、GaN、AIN、InGaN, InAl、InAlGaN, AlInN,AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInP 等，并且可摻雜有 η 型摻雜劑，例如 S1、Ge、Sn、Te 等。
[0138]有源層324可使用在由第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322提供的電子與空穴復(fù)合期間產(chǎn)生的能量產(chǎn)生光。有源層324可由組成式為InxAlyGa1^N (O ^χ^Ι,Ο^y^l,0^x+y^l)的半導(dǎo)體材料形成。有源層324可具有單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)或量子線結(jié)構(gòu)中的至少一種。
[0139]在有源層324具有多量子阱結(jié)構(gòu)的情況下，有源層324可采取多個(gè)阱層和多個(gè)勢(shì)壘層的堆疊體的形式。例如，有源層324的阱層/勢(shì)壘層可具有InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN.GaAs (InGaAs) /AlGaAs 和 GaP (InGaP) /AlGaP 的至少一對(duì)構(gòu)造，并且不限于此。在這種情況下，阱層可由能帶間隙比勢(shì)壘層的能帶間隙小的材料形成。
[0140]第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326可由第II1-V族化合物半導(dǎo)體形成并且可摻雜有第二導(dǎo)電摻雜劑。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326可由組成式為InxAlyGanyN(O ^ x ^ I, O ^ y ^ I, O ^ x+y
(I)的半導(dǎo)體材料形成，并且例如可選自AlGaN、GaN、AIN、InGaN, InAl、InAlGaN, AlInN,AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 等，并且可摻雜有 p 型摻雜劑，例如 Mg、Zn、Ca、Sr、Ba
坐寸ο
[0141]可在有源層324與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322之間或者在有源層324與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326之間形成摻雜有η型或P型摻雜劑的覆層(未示出)。覆層可以是包含AlGaN或InAlGaN的半導(dǎo)體層。
[0142]雖然上述描述說明了第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322包括η型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326包括P型半導(dǎo)體層，但是實(shí)施方案不限于此。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322可包括P型半導(dǎo)體層并且第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326可包括η型半導(dǎo)體層。另外，在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326之下還可提供η型或P型半導(dǎo)體層。
[0143]因此,發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可包括ηη、ρη、ηρη、和ρηρ接合構(gòu)造中的至少一種。另外,第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326的摻雜劑可具有均勻或不均勻的摻雜密度。也就是說，發(fā)光結(jié)構(gòu)體320的構(gòu)造可以以多種方式變化，并且發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可發(fā)射具有多種波長(zhǎng)的光。
[0144]導(dǎo)電層330可設(shè)置在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體326上。
[0145]例如，導(dǎo)電層330可位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326與第二電極344之間，并且可與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326歐姆接觸。導(dǎo)電層330可降低總反射并且表現(xiàn)出高透光率，從而增加光從有源層324到第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326的提取效率。
[0146]導(dǎo)電層330可由與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326歐姆接觸的至少一種金屬形成，例如Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、T1、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、N1、Cu、WT1、V 或其合金中的至少一種。
[0147]另外，導(dǎo)電層330可使用在發(fā)射光波長(zhǎng)表現(xiàn)出高透射率的透明氧化物基材料形成單層或多層，所述透明氧化物基材料例如，銦錫氧化物(ITO)、氧化錫(T0)、銦鋅氧化物(IZO)、銦鋅錫氧化物(IZTO)、銦鋁鋅氧化物(IAZO)、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、銦鎵錫氧化物(IGTO)、鋁鋅氧化物(AZO)、銻錫氧化物(ΑΤ0)、鎵鋅氧化物(GZO)、IrOx, RuOx, RuOx/1Τ0,N1、Ag、Ni/IrOx/Au 或 Ni/Ir0x/Au/IT0 的一種或更多種。
[0148]發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可具有這樣的區(qū)域，通過該區(qū)域暴露出第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322的一部分用于布置第一電極342。例如，發(fā)光結(jié)構(gòu)體320可包括通過部分蝕刻第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層326、有源層324和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322形成的區(qū)域，以便暴露出第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322的一部分。
[0149]第一電極342可設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322的暴露部分上以與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322相接觸。
[0150]第二電極344可設(shè)置在導(dǎo)電層330的上表面上以與導(dǎo)電層330相接觸。
[0151]第一電極342和第二電極344可由導(dǎo)電金屬形成，例如由Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、T1、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、N1、Cu、WTi, V 或其合金中的至少一種形成。
[0152]絕緣層350可設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)體320的側(cè)面上。例如，絕緣層350可覆蓋發(fā)光結(jié)構(gòu)體320的側(cè)面。
[0153]另外，絕緣層350可設(shè)置在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層322中除第一電極342所設(shè)置的部分之外剩余暴露的部分上。
[0154]另外，絕緣層350可設(shè)置在導(dǎo)電層330上表面中除第二電極344所設(shè)置的部分之外的暴露部分上。
[0155]絕緣層350可暴露第一電極342上表面的至少一部分和第二電極344上表面的至少一部分。
[0156]副安裝座301位于第一電極342和第二電極344下方。
[0157]畐Ij安裝座301可包括例如由樹脂(如聚鄰苯二甲酰胺(PPA))、液晶聚合物(LCP)、聚酰胺9T(PA9T)等，金屬，光敏玻璃，藍(lán)寶石，陶瓷等形成的印刷線路板。但是，根據(jù)實(shí)施方案的副安裝座301不限于上述材料。
[0158]第一導(dǎo)電層382和第二導(dǎo)電層384可設(shè)置在副安裝座301的上表面上以與彼此間隔開。在這里，副安裝座301的上表面可以是朝向發(fā)光器件302的表面。
[0159]第一導(dǎo)電層382和第一電極342可與彼此垂直對(duì)準(zhǔn)，并且第二導(dǎo)電層384和第二電極344可與彼此垂直對(duì)準(zhǔn)。在這里，垂直方向可以是副安裝座301和發(fā)光器件302的對(duì)準(zhǔn)方向。
[0160]接合部303可位于第一導(dǎo)電層382與第一電極342之間以及第二導(dǎo)電層384與第二電極344之間，以使其彼此接合。
[0161]例如，接合部303可包括使第一導(dǎo)電層382與第一電極342彼此接合的第一接合部362，以及使第二導(dǎo)電層384與第二電極344彼此接合的第二接合部364。
[0162]第一接合部362和第二接合部364可以是使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏100的焊料。第一接合部362和第二接合部364可具有圖12B所述圓角220。也就是說，發(fā)光器件302可與副安裝座301使用根據(jù)實(shí)施方案的焊膏100倒裝接合。
[0163]如由以上描述所顯而易見的，實(shí)施方案可提供增強(qiáng)的可濕性和受限的空隙產(chǎn)生。
[0164]雖然已參照本發(fā)明的多個(gè)說明性實(shí)施方案描述了實(shí)施方案，但是應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)多種其他的修改方案和實(shí)施方案，其也在本公開原理的精神和范圍內(nèi)。更特別地，可以在本公開內(nèi)容、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)對(duì)主題組合布置的組成部件和/或布置進(jìn)行多種變化和修改。除對(duì)組成部件和/或布置進(jìn)行變化和修改之外，替代性用途對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種焊膏，其包含: 熔劑；和 與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末， 其中所述第一粉末包含錫和溶于所述錫中的至少一種金屬，并且所述第二粉末包含其表面涂覆有銀的銅粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述至少一種金屬包括銅和銀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述第一粉末包含錫、銀和銅的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述第二粉末的重量為所述混合粉末重量的5%至 40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述第二粉末中所含銀涂層的重量為所述第二粉末中所含銅粉重量的10%至50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述第二粉末中所含所述銅粉的直徑為2μπι至25 μ m0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述第二粉末中所含銀涂層的厚度為Iym或更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述至少一種金屬包括銀(Ag)、銅(Cu)、銻(Sb)、鉍(Bi)、銦(In)和鋅(Zn)中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊膏，其中所述第一粉末中所含錫與銀與銅的重量百分比之比為 96.5:3:0.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊膏，其中所述第一粉末通過使錫、銀和銅的合金塊破碎形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的焊膏，其中所述第二粉末的氧化起始溫度為219 °C或更高。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的焊膏，其中所述第二粉末的氧化起始溫度高于240°C至250°C的范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的焊膏，其中所述熔劑為液相、具有延展性的固體、或者固體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的焊膏，其中所述熔劑包含松香、稀釋劑和活化劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊膏，其中所述活化劑以基于所述熔劑總重量的30%至70%的量存在。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊膏，其中所述熔劑還包含膠凝劑，并且 所述膠凝劑以基于所述熔劑總重量的0.1%至10%的量存在。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的焊膏，其中所述活化劑還包含鹵代化合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其中所述銅粉的直徑為4μ m至7 μ m。
19.一種焊膏，其包含: 熔劑；和 與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末， 其中所述第一粉末包含錫和溶于所述錫中的至少一種金屬，并且所述第二粉末包含銅粉和涂覆在所述銅粉表面上的隔離涂膜，并且 其中所述隔離涂膜的熔化溫度等于或高于所述錫的熔化溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的焊膏，其中所述隔離涂膜是銀涂膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的焊膏，其中所述第二粉末的氧化起始溫度高于所述第一粉末的低共熔點(diǎn)。
22.—種焊膏，其包含: 熔劑；和 與所述熔劑混合的混合粉末，所述混合粉末包含彼此混合的第一粉末和第二粉末， 其中所述第一粉末包含錫、銀和銅， 其中所述第二粉末包含銅粉和在所述銅粉的整個(gè)表面上的銀涂膜， 其中所述第二粉末的重量為所述混合粉末重量的5%至40%，并且其中所述第二粉末中所含所述銀涂膜的重量為所述第二粉末中所含的所述銅粉重量的 10%至 50%。
【文檔編號(hào)】B23K35/24GK104139249SQ201410194323
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
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