一种焊膏和组合件的制作方法

1.本技术涉及电子封装领域，具体涉及一种焊膏和组合件。


背景技术：

2.随着电子产品的小型化和多功能化发展，电子元件的开发也朝着高功率、高封装密度和高可靠性的方向发展，因此对封装材料特别是连接材料的可靠性提出了更高的要求。
3.活性金属钎焊是通过焊膏与非氧化物陶瓷的反应来实现非氧化物陶瓷和金属的连接，该方法的焊接质量与焊膏的性能直接相关。焊膏是由活性金属粉末和助焊剂组成，助焊剂用于调节焊膏的流变性并辅助热传导，可保证焊接顺利进行。由于现有的助焊剂对金属粉末的分散性差，且残碳率高，故焊膏存在着保存时间短、稳定性较差和残碳率高的问题，焊膏中的残碳会阻碍金属对陶瓷的润湿，进而造成焊层的缺陷，不利于形成致密和可靠的焊层，会导致非氧化物陶瓷和金属的连接强度降低，封装材料的结构稳定性差，产品的使用寿命短。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种焊膏，该焊膏中的助焊剂不仅对活性金属粉末具有良好的分散性，可以延长焊膏的保存时间，并且助焊剂的残碳率低，有利于减少焊膏焊接形成的焊层中的残留物，降低残留物对后续工艺的干扰，提高焊层的致密性和可靠性。
5.本技术第一方面提供了一种焊膏，所述焊膏包括活性金属粉末和助焊剂，所述活性金属粉末与所述助焊剂的质量比为1:(0.08～0.18)，以重量份数计，所述助焊剂包括70份～95份的溶剂和2份～7份的成膏剂；所述溶剂包括二氢松油醇。
6.本技术的焊膏以活性金属粉末作为焊料，可以实现对非氧化物陶瓷和金属有效连接，焊膏中的助焊剂采用二氢松油醇作为溶剂，由于二氢松油醇与成膏剂的混合体系具有较高的粘度，因此相同粘度的助焊剂可采用更少量的成膏剂，从而降低焊膏的残碳量；二氢松油醇还具有良好的抗氧化性，使助焊剂具有较高的粘度保持率，从而保证金属粉末可稳定的分散在助焊剂中，提高焊膏的稳定性，从而实现高质量的焊接。
7.可选的，所述溶剂中二氢松油醇的质量百分含量大于或等于60％。
8.可选的，所述溶剂还包括中沸点溶剂和高沸点溶剂中的一种或多种；所述中沸点溶剂的沸点大于或等于200℃且小于300℃；所述高沸点溶剂的沸点大于或等于300℃。
9.可选的，所述中沸点溶剂包括二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丁醚、四乙二醇二甲醚、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二甲酯和乙二醇苯醚中的一种或多种。
10.可选的，所述高沸点溶剂包括柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
11.可选的，所述二氢松油醇与所述中沸点溶剂的质量比大于或等于3。
12.可选的，所述二氢松油醇与所述高沸点溶剂的质量比大于或等于4。
13.可选的，所述成膏剂包括乙基纤维素和硝酸纤维素中的一种或多种。
14.可选的，所述溶剂与所述成膏剂的质量比为1:(0.03～0.06)。
15.可选的，所述成膏剂的特性粘度为45mp
·
s～220mp
·
s。
16.可选的，所述成膏剂包括乙基纤维素，所述乙基纤维素中乙氧基的质量百分含量为45％～55％。
17.可选的，所述助焊剂还包括1份～8份的分散剂，所述分散剂包括十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、十八酸、三乙基己基磷酸和嵌段共聚物中的一种或多种。
18.可选的，所述助焊剂还包括0.1份～0.5份的表面活性剂，所述表面活性剂包括司班、吐温、月桂酸甘油酯中的一种或多种。
19.可选的，所述表面活性剂的亲水疏水平衡值(hlb值)为15～20。
20.可选的，所述助焊剂还包括0.5份～2.5份的触变剂，所述触变剂包括聚酰胺蜡、聚脲和氢化蓖麻油中的一种或多种。
21.可选的，所述助焊剂还包括0.01份-10份的抗氧化剂，所述抗氧化剂包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸中的一种或多种。
22.可选的，所述助焊剂在800℃时的残碳率小于或等于0.5％。
23.可选的，所述活性金属粉末包括银元素和铜元素中的至少一种。
24.可选的，所述活性金属粉末还包括稀有金属元素，所述稀有金属元素包括钛元素、锆元素、铪元素和钒元素中的一种或多种。
25.可选的，所述银元素、所述铜元素和所述稀有金属元素的质量比为1:(0.18～0.39):(0.018～0.08)。
26.可选的，所述活性金属粉末与所述助焊剂的质量比为1:(0.08～0.18)。
27.可选的，所述活性金属粉末与所述助焊剂的质量比为1:(0.11～0.15)。
28.可选的，所述活性金属粉末的平均粒径小于或等于30μm。
29.可选的，所述活性金属粉末、所述二氢松油醇和所述成膏剂的质量比为1:(0.08～0.11):(0.003～0.008)。
30.可选的，所述活性金属粉末包括铜粉、银粉、钛粉、银包铜核壳颗粒、铜包银核壳颗粒和银铜钛合金粉中至少一种。
31.本技术第二方面提供了一种组合件，所述组合件包括陶瓷体、金属体和连接所述陶瓷体和金属体的结合部，所述结合部是由第一方面所述的焊膏制备得到。
32.可选的，所述陶瓷体包括非氧化物陶瓷，所述非氧化陶瓷包括氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷中的一种或多种。
33.可选的，所述金属体包括金属铜和铜合金中的一种或多种。
附图说明
34.图1为本技术一实施例提供的组合件的结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.近年来电子设备的发展趋于小型化和多功能化，在车载用途中，对电子模块的封装密度和封装可靠性要求更高。为提高封装的可靠性，本技术提供了一种焊膏，该焊膏具有优异的保存稳定性，活性金属粉末能够稳定的分散在助焊剂中，在长期的放置过程中焊膏的粘度变化较小，并且该焊膏的残碳率低，有利于降低焊膏焊接后残留物对后续工艺的干扰，提高焊层的致密性和可靠性。
37.本技术实施方式中，焊膏包括活性金属粉末和助焊剂，活性金属粉末包括银元素和铜元素中的至少一种，银和铜具有良好的机械性能，硬度高，耐磨性和抗熔焊性好，对非氧化陶瓷具有很好的焊接性能；助焊剂包括溶剂和成膏剂，溶剂包括二氢松油醇。成膏剂可使焊膏成型，并且成膏剂具有一定的粘接力，有利于焊膏附着在待焊接物的表面；二氢松油醇一方面可以溶解成膏剂，调节焊膏的粘度，另一方面，二氢松油醇不易发生氧化，使得焊膏能够具有较高的粘度保持率，提高焊膏的保存稳定性，保证活性金属粉末可以稳定地分散在助焊剂中，除此之外，二氢松油醇还可以改善焊膏的润湿性，减少焊膏涂覆后回缩的现象，从而提高焊接的精度。
38.本技术实施方式中，助焊剂中，溶剂的重量份数为70份～95份，成膏剂的重量份数为2份～7份。焊膏在焊接过程中会产生一定的灰分，即残碳，灰分多来自于助焊剂中的成膏剂，因此减少成膏剂的用量有利于降低助焊剂的残碳率。本技术研究发现，二氢松油醇具有较好的结构柔性，将其与成膏剂混合时，在一定空间范围内成膏剂与二氢松油醇之间链段的缠节点较多，故二氢松油醇与成膏剂的混合体系相比于其他溶剂会具有更高的粘度，即达到相同粘度时助焊剂中成膏剂的添加量会更小，因此，本技术采用二氢松油醇作为溶剂可以降低成膏剂的添加量，从而减少助焊剂在焊接时有机组分的残留，保证金属可充分润湿非氧化物陶瓷并进行反应，得到具有高致密度和高可靠性的焊层。
39.本技术实施方式中，助焊剂中溶剂的重量份数为70份～95份，本技术一些实施方式中，溶剂的重量份数为85份～93份，溶剂的重量份数具体可以但不限于为70份、75份、80份、85份、90份、93份或95份。本技术一些实施方式中，二氢松油醇在溶剂中的质量百分含量大于或等于60％，二氢松油醇在溶剂中的质量百分含量具体可以但不限于为60％、70％、80％、85％、87％、90％、92％或95％。二氢松油醇在溶剂中的含量大于或等于60％时，在保证助焊剂具有一定的粘度的前提下可相应减少成膏剂的含量，从而降低助焊剂的残碳率。
40.本技术一些实施方式中，溶剂还包括中沸点溶剂和高沸点溶剂中的一种或多种，其中，中沸点溶剂的沸点大于或等于200℃且小于300℃，高沸点溶剂的沸点大于或等于300℃。采用不同沸点的溶剂进行复配时，在焊接过程中，助焊剂中的溶剂可实现层次性挥发，从而减少焊膏飞溅、焊膏塌陷的现象，保证焊接形成焊层具有较高的致密性。
41.本技术一些实施方式中，中沸点溶剂包括包括二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丁醚、四乙二醇二甲醚、丁基卡必醇醋酸酯(二乙二醇丁醚醋酸酯)、邻苯二甲酸二甲酯和乙二醇苯醚中的一种或多种。本技术一些实施方式中，高沸点溶剂包括柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。本技术一些实施方式中，溶剂包括二氢松油醇、二乙二醇丁醚、丁基卡必醇醋酸酯和柠檬酸三丁酯中的一种或多种。
42.本技术一些实施方式中，中沸点溶剂包括二乙二醇丁醚和二乙二醇丁醚醋酸酯中
的一种或多种。二氢松油醇的沸程为200℃～225℃，二乙二醇丁醚的沸程为225℃～240℃，二乙二醇丁醚醋酸酯的沸程为240℃～260℃，上述两种溶剂的沸程与二氢松油醇较为接近，有利于实现助焊剂多层次的挥发，减少气泡的产生，形成均匀且致密的焊层。本技术一些实施方式中，高沸点溶剂包括柠檬酸三丁酯。柠檬酸三丁酯在常温下的挥发量小，可保证焊膏在焊接过程中成分占比较为稳定，在高温烘干工序过程中溶剂可以层次性地去除，使膏体留有一定时间流平，有益于提高焊接质量。
43.本技术一些实施方式中，溶剂除了含有二氢松油醇，溶剂还包括二乙二醇丁醚、丁基卡必醇醋酸酯和柠檬酸三丁酯中的一种或多种。本技术一些实施例中，溶剂包括60份～85份的二氢松油醇和1份～20份的二乙二醇丁醚。本技术一些实施例中，溶剂包括60份～85份的二氢松油醇、10份～20份的二乙二醇丁醚醋酸酯和1份～10份的柠檬酸三丁酯。本技术一些实施例中，溶剂包括60份～85份的二氢松油醇、10份～20份的二乙二醇丁醚醋酸酯和1份～10份的柠檬酸三丁酯。本技术一些实施例中，溶剂包括50份～70份的二氢松油醇、15份～25份的二乙二醇丁醚和5份～15份的柠檬酸三丁酯。
44.本技术一些实施方式中，二氢松油醇与中沸点溶剂的质量比大于或等于3，二氢松油醇与中沸点溶剂的质量比具体可以但不限于为3、5、8、10、15或20。本技术一些实施方式中，二氢松油醇与高沸点溶剂的质量比大于或等于4，二氢松油醇与高沸点溶剂的质量比具体可以但不限于为4、6、8、10、15或20。由于中沸点溶剂和高沸点溶剂的挥发速率较慢，若中沸点溶剂和高沸点溶剂的含量过高，可能会导致焊层的残碳率升高，也不利于焊层的稳定性。本技术一些实施方式中，二氢松油醇、中沸点溶剂和高沸点溶剂的质量比为1:(0～0.33):(0～0.25)。控制二氢松油醇、中沸点溶剂和高沸点溶剂的质量比可以调节助焊剂的挥发性能，使助焊剂的挥发速率适中，并减少焊层的缺陷，保证焊层具有较高的可靠性。
45.本技术一些实施方式中，成膏剂包括乙基纤维素和硝酸纤维素中的一种或多种。本技术一些实施方式中，成膏剂的特性粘度为45mp
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s～220mp
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s，成膏剂的特性粘度具体可以但不限于为45mp
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s、60mp
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s、90mp
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s、95mp
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s、100mp
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s、110mp
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s、150mp
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s或220mp
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s。在一些实施例中，成膏剂的特性粘度为90mp
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s～110mp
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s。本技术一些实施例中，成膏剂包括乙基纤维素，乙基纤维素中氧的含量高，残碳率较低。本技术一些实施方式中，乙基纤维素中乙氧基的质量百分含量为45％～55％，乙基纤维素中乙氧基的质量百分含量具体可以但不限于为45％、46％、47％、48％、49％、50％或55％。控制乙基纤维素中乙氧基的含量在上述范围时，乙基纤维素与助焊剂的溶剂体系具有良好的相容性，有利于提高助焊剂的稳定性。本技术一些实施例中，乙基纤维素中乙氧基的质量百分含量为47.5％～51％。
46.本技术实施方式中，成膏剂的重量份数为2份～7份，成膏剂的重量份数具体可以但不限于为2份、4份、5份、6份或7份。本技术一些实施方式中，溶剂与成膏剂的质量比为1:(0.03～0.06)。溶剂与成膏剂的质量比具体可以但不限于为1:0.03、1:0.04、1:0.05或1:0.06。控制溶剂与成膏剂的质量比有利于活性金属粉末在助焊剂中的分散，保证助焊剂具有良好的保存稳定性，活性金属粉末不易发生团聚和沉降，并且助焊剂的残碳率低，焊层的可靠性更高。
47.本技术一些实施方式中，助焊剂还包括可选的分散剂、可选的表面活性剂、可选的触变剂和可选的抗氧化剂。本技术一些实施方式中，以重量份数计，助焊剂还包括1份～8份
的分散剂，分散剂的重量份数具体可以但不限于为1份、3份、5份或8份。本技术一些实施方式中，分散剂包括十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、十八酸、三乙基己基磷酸和嵌段共聚物中的一种或多种。助焊剂中含有分散剂时，分散剂可在活性金属粉末表面形成空间位阻，抑制活性金属粉末团聚，提高活性金属粉末的分散性。本技术一些实施例中，分散剂包括硬脂酸，硬脂酸的加入对助焊剂的粘度影响较小。
48.本技术一些实施方式中，以重量份数计，助焊剂还包括0.1份～0.5份的表面活性剂，表面活性剂包括司班、吐温、月桂酸甘油酯中的一种或多种。助焊剂中含有表面活性剂时，助焊剂易于润湿活性金属粉末表面，从而提高活性金属粉末分散的稳定性。本技术一些实施方式中，表面活性剂的亲水疏水平衡值(hlb值)为15～20。表面活性剂的hlb值具体可以但不限于为15、16、18或20。采用以上hlb值的表面活性剂有利于提高活性金属粉末与助焊剂的相容性，提高焊膏的稳定性。本技术一些实施例中，表面活性剂包括吐温20，吐温20中极性基团的占比较高，有益于润湿活性金属粉末界面，提高助焊剂对活性金属粉末的增溶效果。
49.本技术一些实施方式中，以重量份数计，助焊剂还包括0.5份～2.5份的触变剂，触变剂包括聚酰胺蜡、聚脲和氢化蓖麻油中的一种或多种。触变剂可在助焊剂中形成稳定的氢键网络，在增加粘度的同时保持触变性，减少助焊剂中凝胶颗粒的析出以及表面结皮的现象，提高焊膏的稳定性。
50.本技术一些实施方式中，助焊剂还包括0.01份～10份的抗氧化剂。抗氧化剂的重量份数具体可以但不限于为0.01份、0.5份、1份、3份、5份、7份或10份。本技术一些实施方式中，抗氧化剂包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸中的一种或多种。
51.本技术一些实施方式中，助焊剂包括按重量份数计的以下组分：
52.溶剂：70份～95份；分散剂：1份～8份；表面活性剂：0.1份～0.5份；成膏剂：2份～6份。
53.本技术一些实施方式中，助焊剂包括按重量份数计的以下组分：
54.溶剂：85份～93份；分散剂：1份～8份；表面活性剂：0.1份～0.5份；抗氧化剂：0.01份～10份；成膏剂：2份～6份；触变剂：0.5份～2.5份。
55.本技术一些实施方式中，助焊剂的粘度为8000cp～12000cp，其中，助焊剂的粘度是采用旋转粘度仪进行测试，测试时间为1min，转子的转速为50r/min。助焊剂的粘度具体可以但不限于为8000cp、9000cp、10000cp、11000cp或12000cp。本技术一些实施方式中，助焊剂在800℃时的残碳率小于或等于0.5％。
56.本技术的焊膏中，活性金属粉末包括银元素和铜元素中的一种或多种。本技术一些实施方式中，活性金属粉末包括银元素和铜元素和稀有金属元素，其中稀有金属元素包括钛元素、锆元素、铪元素和钒元素中的一种或多种。本技术一些实施方式中，活性金属粉末中，银元素、铜元素和稀有金属元素的质量比为1:(0.18～0.39):(0.018～0.08)。本技术一些实施方式中，活性金属粉末中，银元素、铜元素和稀有金属元素的质量比为1:(0.2～0.3):(0.02～0.05)。本技术一些实施方式中，活性金属粉末包括铜粉、银粉、钛粉、银包铜核壳颗粒、铜包银核壳颗粒和银铜钛合金粉中至少一种。在一些实施例中，活性金属粉末包括银铜钛合金粉。一些实施例中，活性金属粉末包括银铜钛合金粉和铜合金粉。
57.本技术一些实施方式中，以重量份数计，焊膏中活性金属粉末的重量份数为85份
～92份，助焊剂的重量份数为8份～15份。活性金属粉末的重量份数具体可以但不限于为85份、87份、90份、91份或92份，助焊剂的重量份数具体可以但不限于为8份、10份、12份、14份或15份。本技术一些实施方式中，活性金属粉末与助焊剂的质量比为1:(0.08～0.18)。本技术一些实施方式中，活性金属粉末与助焊剂的质量比为1:(0.11～0.15)。活性金属粉末与助焊剂的质量比具体可以但不限于为1:0.11、1:0.12、1:0.13、1:0.14或1:0.15。活性金属粉末与助焊剂的质量比在上述范围时，所形成焊膏的具有优异的稳定性，保存时间长且焊接的质量高。
58.本技术一些实施方式中，活性金属粉末的平均粒径小于或等于30μm，活性金属粉末的平均粒径具体可以但不限于为30μm、25μm、20μm、15μm、10μm或1μm。本技术一些实施方式中，活性金属粉末的平均粒径为0.1μm～30μm。本技术一些实施方式中，活性金属粉末的平均粒径为1μm～25μm。活性金属粉末的平均粒径过大时，焊接所需的外加驱动力较大，焊层较厚，后续工艺的处理时间较长，且焊层的可靠性较差。当活性金属粉末平均粒径小于30μm时，可通过丝印的方式控制焊层厚度，形成致密且精细的焊层，有利于提高焊层的可靠性，并且本技术的助焊剂具有高度稳定性，可以实现对活性金属粉末的高分散和焊膏的粘度保持，从而克服小平均粒径活性金属粉末易团聚的问题。本技术一些实施方式中，焊层的厚度为5μm～15μm，且焊层的剥离强度大于或等于15n/mm。
59.本技术一些实施方式中，活性金属粉末、二氢松油醇和成膏剂的质量比为1:(0.08～0.11):(0.003～0.008)。本技术一些实施方式中，活性金属粉末、二氢松油醇和成膏剂的质量比为1:(0.09～0.1):(0.004～0.007)。活性金属粉末、二氢松油醇和成膏剂的质量比在上述范围时，焊膏不仅具有良好的粘度和流动性，能够通过丝印得到薄的焊层，具有优良的工艺适性，并且焊膏可在较高装载量的条件下烧结，碳残留量极低，大大降低残留物对焊接界面及焊层后处理工序的不良影响。
60.本技术还提供了上述助焊剂和焊膏的制备方法，本技术一些实施方式中，助焊剂的制备方法包括：将配方量溶剂和成膏剂加入搅拌装置内，在70～85℃温度下搅拌0.5h～1.5h，将混合物过滤，冷却至粘度稳定，得到助焊剂。本技术一些实施方式中，搅拌装置包括真空搅拌机、三辊研磨机中的一种或多种。
61.本技术一些实施方式中，助焊剂的制备方法包括：将配方量溶剂、表面活性剂和成膏剂加入搅拌装置内，在70～85℃温度下搅拌0.5h～1.5h，待物料充分溶解后，加入触变剂、分散剂和抗氧化剂混合搅拌0.5h～1h，待添加物充分溶解后，停止搅拌，倒出过滤，在室温下缓慢冷却至粘度稳定，得到助焊剂。控制温度在70～85℃时，各组分可以较快地溶解形成稳定的助焊剂，温度过低时溶解分散时间过长，温度过高则会对原料会造成一定结构和性能损伤。
62.本技术一些实施方式中，焊膏的制备方法包括：将配方量的活性金属粉末和助焊剂倒入真空搅拌机混合分散，搅拌速度为20rpm～60rpm，搅拌30min～90min后，开启真空泵减压脱泡，待设备压力降至-0.08mpa以下时，继续搅拌5～15min，关闭真空泵停止搅拌，得到焊膏。
63.本技术提供的焊膏具有优异的保存稳定性，在长期的放置过程中焊膏的粘度变化较小，活性金属粉末能够稳定的分散在助焊剂中。该焊膏可进行工业化连续丝印，具有优良的工艺适性，并且焊膏的碳残留量极低，有利于得到致密且可靠性的焊层，实现高质、高效
的焊接。
64.本技术还提供了一种组合件，组合件包括陶瓷体、金属体和连接陶瓷体和金属体的结合部，该结合部是由本技术提供的焊膏制备得到。请参阅图1，图1为本技术一实施例提供的组合件的结构示意图，组合件100包括陶瓷体10、金属体30、设置在陶瓷体10和金属体30之间的结合部20。本技术一些实施方式中，陶瓷体包括非氧化物陶瓷，非氧化陶瓷包括氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷中的一种或多种；金属体包括金属铜和铜合金中的一种或多种。本技术一些实施例中，陶瓷体为非氧化物陶瓷，金属体为铜片。
65.本技术提供的焊膏对非氧化物陶瓷和金属的焊接具有高度的适配性，能够实现非氧化物陶瓷和金属的牢固连接，形成结合强度高，可靠性好的组合件，并且能够实现复杂结构的设计，在有限的空间内实现更有效的控制和散热。
66.下面分多个实施例对本技术的实施方式进行进一步的说明。
67.实施例1
68.一种助焊剂，以重量份数计，包括：
69.二氢松油醇：76.8重量份；柠檬酸三丁酯：15重量份；硬脂酸：3重量份；吐温20：0.2重量份；乙基纤维素：5重量份；其中，乙基纤维素的特性粘度为110mp
·
s。
70.一种焊膏，以重量份数计，包括：
71.助焊剂：12质量份；活性金属粉末：88质量份；其中，活性金属粉末的平均粒径为15μm，活性金属粉末包括：72.5份的ag，24份的cu，3.5份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
72.实施例2
73.一种助焊剂，以重量份数计，包括：
74.二氢松油醇：69.3重量份；二乙二醇丁醚醋酸酯：13重量份；柠檬酸三丁酯：8重量份；高分子量嵌段共聚物：1重量份；吐温20：0.2重量份；乙二酸：2重量份；乙基纤维素：5.5重量份；改性聚酰胺蜡：1重量份；其中，乙基纤维素的特性粘度为110mp
·
s，将以上物质混合后得到助焊剂。
75.一种焊膏，以重量份数计，包括：
76.助焊剂：11质量份；活性金属粉末：89质量份；其中，活性金属粉末的平均粒径为15μm，活性金属粉末包括：72.5份的ag，24份的cu，3.5份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
77.实施例3
78.一种助焊剂，以重量份数计，包括：
79.二氢松油醇：52.5重量份；二乙二醇丁醚：22.9重量份；柠檬酸三丁酯：10重量份；硬脂酸：8重量份；吐温20：0.1重量份；乙二酸：2重量份；乙基纤维素：2.5重量份；改性聚酰胺蜡：2重量份；其中，乙基纤维素的特性粘度为110mp
·
s，将以上物质混合后得到助焊剂。
80.一种焊膏，以重量份数计，包括：
81.助焊剂：11质量份；活性金属粉末：89质量份；其中，活性金属粉末的平均粒径为15μm，活性金属粉末包括：72.5份的ag，24份的cu，3.5份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
82.实施例4
83.实施例4的助焊剂与实施例1相同，区别在于焊膏的成分不同，实施例4的焊膏包括：
84.助焊剂：12质量份；活性金属粉末：88质量份；其中，活性金属粉末的平均粒径为40μm，活性金属粉末包括：70.7份的ag，26.1份的cu，3.2份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
85.实施例5
86.一种助焊剂，以重量份数计，包括：
87.二氢松油醇：88.8重量份；硬脂酸：3重量份；吐温20：0.2重量份；乙二酸：3重量份；乙基纤维素：5重量份；其中，乙基纤维素的特性粘度为110mp
·
s，将以上物质混合后得到助焊剂。
88.一种焊膏，以重量份数计，包括：
89.助焊剂：12质量份；活性金属粉末：88质量份；其中，活性金属粉末的粒径为15μm，活性金属粉末包括：70.7份的ag，26.1份的cu，3.2份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
90.实施例6
91.实施例6的助焊剂与实施例1相同，区别在于焊膏中的活性金属粉末不同，实施例6的活性金属粉末包括：
92.70份的ag，25.8份的cu，4.2份的zr。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
93.实施例7
94.实施例7的助焊剂与实施例1相同，区别在于焊膏中的活性金属粉末不同，实施例7的活性金属粉末包括：
95.65份的ag，33份的cu，2份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
96.对比例1
97.对比例1与实施例1的区别为，将二氢松油醇替换为松油醇，其他组分及含量不变，得到粘结剂和焊膏。
98.对比例2
99.对比例2与实施例2的区别为，将二氢松油醇替换为松油醇，其他组分及含量不变，得到粘结剂和焊膏。
100.对比例3
101.对比例3与实施例1的区别为，成膏剂的重量份数为10份，得到粘结剂和焊膏。
102.对比例4
103.对比例4的助焊剂与实施例1相同，区别在于，对比例4的焊膏中活性金属粉末为95质量份，助焊剂为5质量份，得到粘结剂和焊膏。
104.对比例5
105.对比例5与实施例5的区别为，将二氢松油醇替换为松油醇，其他组分及含量不变，得到粘结剂和焊膏。
106.对比例6
107.一种粘结剂，以重量份数计，包括：
108.松油醇：77.8重量份；柠檬酸三丁酯：10重量份；硬脂酸：5重量份；吐温20：0.2重量
份；乙基纤维素：7重量份；其中，乙基纤维素的特性粘度为110mp
·
s，将以上物质混合后得到助焊剂。
109.一种焊膏，以重量份数计，包括：
110.助焊剂：12质量份；活性金属粉末：88质量份；其中，活性金属粉末的平均粒径为15μm，活性金属粉末包括：70.7份的ag，26.1份的cu，3.2份的ti。将助焊剂和活性金属粉末混合得到焊膏。
111.对比例7
112.对比例7的助焊剂与对比例1相同，区别在于，对比例7的焊膏中活性金属粉末的平均粒径为40μm。
113.效果实施例
114.为验证本技术助焊剂和焊膏的效果，本技术还提供了效果实施例。
115.1)稳定性测试
116.稳定性测试是测试实施例1-3、实施例5的助焊剂和对比例1-3、对比例5-6的粘结剂在存放6个月时间内的粘度变化，粘度测试采用的设备为旋转粘度仪，测试时间为1min，测试结果请参阅表1。
117.表1 实施例和对比例的助焊剂的稳定性测试结果
[0118][0119]
由表1可以看出，本技术实施例的助焊剂具有较高的粘度保持率，在放置6个月的时间内助焊剂的粘度变化小，有利于金属粉末稳定地分散在助焊剂中，保证焊膏具有良好的焊接性能。而对比例的助焊剂在6个月内粘度的变化大，稳定性较差，有效期短，金属粉末在助焊剂中易发生团聚，导致焊膏的焊接性能差。具体的，对比例1采用松油醇作为溶剂时，助焊剂的粘度较实施例1的助焊剂更低，同样的，对比例2以松油醇作为溶剂时，助焊剂的粘度较实施例2的助焊剂也更低，这说明本技术采用二氢松油醇作为溶剂可以提高助焊剂的
粘度，从而减少对成膏剂的使用，另外，对比例2的助焊剂随着存放时间变长粘度升高，这是由于松油醇的不饱和双键发生氧化并和高分子量聚合物发生一定程度地交联，导致粘度增大；对比例3的助焊剂中，由于成膏剂的含量过高，助焊剂粘度过大，无法应用在焊膏中，故未进行后续的测试；对比例5是采用单一的溶剂松油醇，由实施例5和对比例5的对比实验可以更明显地看出以二氢松油醇作为溶剂时助焊剂可以具有较高的粘度；对比例6是按照实施例1的助焊剂的粘度进行调配，以松油醇作为溶剂，调节各组分的含量以达到实施例1助焊剂的粘度，由对比例6的助焊剂成分可以看出，要使助焊剂达到相同的粘度时，采用松油醇作为溶剂的体系需要添加更多的成膏剂以提高助焊剂的粘度。需要注意的是，表中不同时间段测试时助焊剂的粘度值会有所变化，这是由于助焊剂本身属于非牛顿流体，受测试条件和环境的影响数值会有些波动。
[0120]
2)碳残留测试
[0121]
对实施例1-3、实施例5的助焊剂和对比例1-3和对比例5-6的粘结剂进行碳残留测试，测试条件为：将助焊剂或粘结剂置于氮气气氛下，由40℃起以10℃/min升温至800℃，记录300℃和800℃时的碳残留量，其中碳残留包括成膏剂和溶剂的碳含量，测试结果请参阅表2。
[0122]
表2 助焊剂和粘结剂的碳残留测试结果
[0123][0124][0125]
由表2可以看出实施例1-3、实施例5的助焊剂在800℃碳残留都低于0.5％，这说明本技术提供的助焊剂碳残留低，有利于后续工艺的进行，其中，实施例3的助焊剂在300℃碳残留大于7％，这是由于实施例3的助焊剂中高沸点溶剂的占比较高，溶剂挥发较慢，但在800℃时，溶剂基本挥发，碳残留低于0.5％。
[0126]
3)焊接性能测试
[0127]
将实施例1-6和对比例1-7的焊膏丝印在氮化硅陶瓷表面，在80℃下烘干30min后
进行焊接，焊接的条件为：在真空中以900℃将铜板焊接在氮化硅陶瓷表面，形成焊层。焊接完成后采用化学药水对铜板和焊层进行刻蚀，以在陶瓷表面形成线路。采用超声的方法测试焊层的致密性；膏体利用率是采用以下方法测得：将1kg的焊膏连续丝印，丝印至膏体失效不能继续使用，即丝印在陶瓷表面的膏体不满足使用要求，膏体利用率＝丝印在陶瓷表面的焊膏的总重量/焊膏总重量(1kg)；通过万能材料试验机测试焊层在基材上的剥离强度，测试软件为qctech-a3，剥离速度50mm/min，剥离行程大于25mm。焊膏焊接性能的测试结果请参阅表3。
[0128]
表3 实施例1-6和对比例1-7的焊膏焊接性能测试表
[0129]
[0130]
[0131][0132]
由表3可以看出，本技术提供的焊膏粘度适中，活性金属粉末稳定地分散在助焊剂中，焊膏易于丝印在基材表面，具有很好的工艺适性。对比例1和对比例2的助焊剂采用松油醇作为溶剂，焊膏存放一段时间后由于助焊剂的粘度下降，活性金属粉末发生团聚，导致焊膏在丝印过程中受到外部剪切力时内部摩擦力减弱，膏体粘度降低，焊膏从网版孔洞流出连接成膜过程中，有部分活性金属粉末未随着助焊剂平铺开，导致焊丝印效果差，焊层形成空洞；对比例3的成膏剂含量过高，导致焊膏的粘度过高，流动性差，无法连续丝印；对比例4的焊膏中，助焊剂含量过低，焊膏的流平性能差，无法连续丝印；对比例5的焊膏储存稳定性差，在丝印过程中溶剂挥发导致膏体变干，无法连续丝印；对比例6的焊膏采用松油醇作为溶剂，其焊膏的粘度适中，可以正常丝印，但焊接后残碳率较高，导致焊层的致密性差，焊层的剥离强度低；对比例7的焊膏采用松油醇作为溶剂，焊膏中活性金属粉末粒径较大，导致丝印过程出现堵网的问题，而且由于活性金属粉末之间粒径差异大，活性金属粉末在助焊剂中的分散性能差，活性金属粉末发生团聚，焊层形成空洞。
[0133]
以上所述是本技术的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本技术范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种焊膏，其特征在于，所述焊膏包括活性金属粉末和助焊剂，所述活性金属粉末与所述助焊剂的质量比为1:(0.08～0.18)；以重量份数计，所述助焊剂包括70份～95份的溶剂和2份～7份的成膏剂；所述溶剂包括二氢松油醇。2.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述溶剂还包括中沸点溶剂和高沸点溶剂中的一种或多种；所述中沸点溶剂的沸点大于或等于200℃且小于300℃；所述高沸点溶剂的沸点大于或等于300℃。3.如权利要求2所述的焊膏，其特征在于，所述中沸点溶剂包括二乙二醇丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇丁醚、四乙二醇二甲醚、丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二甲酯和乙二醇苯醚中的一种或多种；所述高沸点溶剂包括柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。4.如权利要求2所述的焊膏，其特征在于，所述二氢松油醇与所述中沸点溶剂的质量比大于或等于3，和/或所述二氢松油醇与所述高沸点溶剂的质量比大于或等于4。5.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述溶剂中二氢松油醇的质量百分含量大于或等于60％。6.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述成膏剂包括乙基纤维素和硝酸纤维素中的一种或多种。7.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述溶剂与所述成膏剂的质量比为1:(0.03～0.06)。8.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述助焊剂还包括1份～8份的分散剂、0.1份～0.5份的表面活性剂、0.5份～2.5份触变剂和0.01份～10份的抗氧剂中的至少一种；所述分散剂包括十二酸、十四酸、软脂酸、硬脂酸、十八酸、三乙基己基磷酸和嵌段共聚物中的一种或多种；所述表面活性剂包括司班、吐温、月桂酸甘油酯中的一种或多种；所述触变剂包括聚酰胺蜡、聚脲和氢化蓖麻油中的一种或多种；所述抗氧化剂包括乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸中的一种或多种。9.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述活性金属粉末包括银元素和铜元素中的至少一种。10.如权利要求9所述的焊膏，其特征在于，所述活性金属粉末还包括稀有金属元素，所述稀有金属元素包括钛元素、锆元素、铪元素和钒元素中的一种或多种。11.如权利要求10所述的焊膏，其特征在于，所述银元素、所述铜元素和所述稀有金属元素的质量比为1:(0.18～0.39):(0.018～0.08)。12.如权利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述活性金属粉末的平均粒径小于或等于30μm。13.一种组合件，其特征在于，所述组合件包括陶瓷体、金属体和连接所述陶瓷体和所述金属体的结合部，所述结合部是由如权利要求1-12任一项所述的焊膏制备得到。

技术总结
本申请提供了一种焊膏和组合件，该焊膏包括活性金属粉末和助焊剂，活性金属粉末与助焊剂的质量比为1:(0.08～0.18)；以重量份数计，助焊剂包括70份～95份的溶剂和2份～7份的成膏剂；溶剂包括二氢松油醇。该焊膏中的助焊剂不仅对活性金属粉末具有良好的分散性，可以提高焊膏的稳定性，并且助焊剂的残碳率低，有利于减少焊层中的残留物，降低残留物对后续工艺的干扰，提高焊层的致密性和可靠性。提高焊层的致密性和可靠性。提高焊层的致密性和可靠性。


技术研发人员：周维 赵文砚 段平平 朱一鸣
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2023/7/13