[发明专利]一种具有超多细小晶粒对接焊点的制备方法

说明书

技术领域

本发明为一种具有超多细小晶粒对接焊点的制备方法，属于材料制备与连接领域，适用于制备超多细小晶粒的对接焊点，应用于焊点的力学、热学以及电学的可靠性研究。该方法可以有效的保证对接焊点具有超多细小晶粒的形成，进而保证焊点不会因为一个或几个晶粒的损坏而失效。

背景技术

焊点是微电子互连中不可或缺的组成部分，起到了机械连接、电信号传输和散热的作用。近些年，电子封装产品逐渐实现小型化和多功能化，封装密度不断提高，使得封装体中无铅互连焊点承受了更高的电流密度和焦耳热。较高的电流密度和温度的作用促进电迁移现象的发生，使金属原子从负极向正极迁移，导致负极处基板与界面金属间化合物(Intermetallic Compounds,IMC)溶解，产生空洞及裂纹，正极处大量IMC形成，从而加速焊点的失效，缩短焊点的寿命，成为互连焊点中重要的可靠性问题。

无铅钎料主要为Sn基合金，其中Sn含量一般高于90wt.％，因而Sn的性质在很大程度上决定了无铅钎料焊点服役过程的表现。β-Sn具有体心四方晶体结构，其晶格常数为由于这种晶体结构，β-Sn晶粒在力学、热学、电学等性能上均呈现出不同程度的各向异性。研究表明，在25℃时，Cu沿β-Sn晶格c轴的扩散系数为2×10^-6cm²/s，是其沿a、b轴的500倍。因此，无铅焊点晶粒取向对焊点电迁移、热疲劳等可靠性起到重要作用。而无铅焊点通常由一个或三个Sn晶粒构成，因此，焊点的可靠性更易受到晶粒取向的影响。

目前，预测并控制Sn枝晶的生长模式是一个难题，而在焊接过程中，每个焊点都具有独特的晶粒取向，不能避免一些焊点的Sn晶粒取向对焊点可靠性不利，使得在电子产品使用中提前失效，缩短电子产品的寿命。因此，寻找一种能够降低晶粒取向对可靠性影响的手段十分必要。

发明内容

本发明的目的是克服微型对接焊点晶粒取向的单一性，制备出超多细小晶粒的对接焊点。同时期望可以通过对超多细小晶粒焊点的焊后状态、拉伸、蠕变、老化、热疲劳和电迁移行为的表征，获得一系列可靠性数据，最终达到评价对接焊点可靠性的目的。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种具有超多细小晶粒对接焊点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)，分别用丙酮溶液和硝酸水溶液去除铜条上的有机污染物和氧化物，将铜条置于已粘附双面胶的基板上，留有间距以填充焊膏钎料，并保证两个铜条的焊接面互相平行，且垂直于基板；

(2)，将选用的钎料焊膏填充入两个铜条的焊接面之间，并放入已经设置好温度曲线的回流焊炉中进行焊接。焊接过程中的峰值小于235℃且高于钎料熔点温度218℃，高于钎料熔点温度218℃所持续时间为40s～50s，随后空气中冷却；

(3)，将粘在基板上焊接好的对接焊点浸泡在丙酮溶液中，以将对接焊点从基板上取下，得到具有一定晶粒取向的对接焊点。

进一步，基板能够耐受钎料焊膏焊接温度。

进一步，基板采用印刷电路板。

本发明的优点在于能够控制对接焊点尺寸，保证微型对接焊点具有超多细小晶粒；工艺简单，成本低廉；同时获得的超多细小晶粒焊点能够满足拉伸、蠕变、老化、热疲劳和电迁移测试的各种要求，获得一系列焊点可靠性数据并进行评价。

附图说明

图1为本发明实施例微型对接焊点照片；

图2为微型对接焊点取向分布图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于以下实施例。

实施例1

以下内容结合图1、2具体阐述本发明的实施方式。钎料焊膏保存在冰箱中，需提前2h从冰箱中取出，放在室温环境中以恢复焊膏的粘度，使用之前将钎料焊膏充分搅拌。

具有超多细小晶粒的，截面尺寸为350μm×400μm，焊缝宽度为200μm的Cu/Sn3.5Ag/Cu对接焊点的制作。

1、铜条通过线切割的方法制备，其尺寸为500μm×500μm×20mm；

2、将铜条(纯度大于99.99wt％)放入丙酮溶液中，用超声波清洗5min，去除铜条表面污染物；将铜条取出，放入提前配置好的30vol.％硝酸水溶液中，用超声波清洗10min，去除铜条表面氧化物；接着将铜条取出，用乙醇溶液清洗并烘干；

3、在20mm×40mm×1.5mm的印刷电路板(Printed Circuit Boards,PCB)上粘附耐高温双面胶，并将铜条置于其上，同时保证铜条焊接截面间距为200μm，且相互平行；