[发明专利]基于锌的无铅焊料组合物

说明书

公开了具有无铅焊料的电子封装布置。特别地，公开了无铅焊料组合物和与其一起使用的引线框结构。该无铅焊料组合物可以是基于锌的，并可以包含作为主要组分的锌、铝和锗，和作为次要组分的镓和镁。该无铅基于锌的焊料组合物可以表现出例如期望的熔融特性、机械特性和润湿特性。

技术领域

本公开内容涉及具有无铅焊料的电子封装布置（electronics packagingarrangement）。特别地，本公开内容涉及无铅焊料组合物和与其一起使用的引线框结构。

现有技术描述

焊料用于多种机电和电子装置的制造和组装。例如，在电子制造行业中，焊料用于在芯片和引线框之间产生焊接连接。过去，焊料组合物通常包含大量的铅以提供具有所需特性，如熔融特性、机械特性、润湿特性和热特性的焊料组合物。还已经开发了一些基于锡的焊料组合物。

近来，已经尝试生产提供所需性能的无铅和无锡焊料组合物。一类无铅焊料是基于锌的焊料, 其是包含作为主要组分的锌，以及其它合金元素如铝和/或额外元素的合金，如例如在转让给本发明的受让人的题为“Lead-Free Solder Compositions”的美国专利申请系列号13/586,074（美国专利申请公开号2013/0045131）中所述的那样，其全部公开内容通过引用明确地并入本文。

发明概述

本公开内容提供了具有无铅焊料的电子封装布置。特别地，本公开内容提供了无铅焊料组合物和与其一起使用的引线框结构。

该无铅焊料组合物可以是基于锌的。该焊料组合物可以包含作为主要组分的锌、铝和锗，以及作为次要组分的镓和镁。该无铅基于锌的焊料组合物可以表现出例如期望的熔融特性、机械特性和润湿特性。

该引线框结构可以包括金属引线框、防止引线框氧化的金属阻隔层，以及促进焊料如无铅基于锌的焊料在通过将芯片连接到引线框上的管芯连接（die-connect）过程期间均匀润湿到引线框上的相对薄的润湿促进层。例如，该引线框和该润湿促进层可以由铜构成，并且该阻隔层可以由镍构成。在焊料的流动和凝固期间形成铜/锌金属间层。在铜层中基本上所有的铜在铜/锌金属间层的形成期间被消耗，并且该金属间层足够薄以便在电子封装布置的制造和后续使用期间抵抗内部破裂故障。

在其一种形式中，本公开内容提供了一种焊料组合物，其包含作为第一主要组分的锌、作为第二主要组分的铝、作为第三主要组分的锗、作为第一次要组分的镓、和作为第二次要组分的镁，其中各次要组分以小于各主要组分的量存在于该焊料组合物中。

在其另一种形式中，本公开内容提供了一种焊料组合物，其包含大约77至大约93重量%的锌、大约3至大约15重量%的铝、大约3至大约7重量%的锗、大约0.25至大约0.75重量%的镓和大约0.125至大约0.375重量%的镁。

在其又一种形式中，本公开内容提供了包含无铅基于锌的焊料组合物的焊丝。

在其再一种形式中，本公开内容提供了一种电子封装布置，其包括芯片和接合到该芯片的引线框结构，该引线框结构包括金属引线框、在该金属引线框上的金属阻隔层、和在该金属阻隔层上并接合到该芯片的金属间层，该金属间层由在金属阻隔层上的润湿促进层与无铅基于锌的焊料组合物形成。

附图简要说明

通过参考与附图结合的本发明实施方案的以下描述，本公开内容的上述及其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明确，并且本发明自身将更好地被理解，其中：

图1A是包括连接到引线框的芯片的示例性电子封装布置的横截面示意图。

图1B是图1A的一部分的局部视图。

图2A是图1A和1B的电子封装布置中使用的示例性引线框结构的横截面示意图。

图2B是图2A的一部分的局部视图。